基于微流控芯片的血脑屏障模型构建与初步应用

血脑屏障是血液和中枢神经系统间的一道生理"屏障"，其结构和功能的完整对维持神经系统的正常功能至关重要。血脑屏障体外模型是研究脑血管疾病和开发中枢神经系统药物的有力工具。本项目拟以微流控芯片为核心技术，利用微血管内皮细胞、星形胶质细胞及基底膜样物质在微流控芯片上构建血脑屏障三维模型，并对各种细胞在三维微环境中的存活、黏附和增殖等行为予以探讨，分别以细胞形态学观测和通透性考察对构建的血脑屏障模型进行评价，通过考察缺氧-复氧条件对血脑屏障通透性的影响，研究血脑屏障对外界的应激响应，为血脑屏障三维模型的体外构建及在整体水平开展脑血管疾病研究提供一个崭新的技术平台。项目如获成功，将为临床诊断治疗脑血管疾病，开发相关药物提供理论和实验依据，有可能在生物医学、组织工程、疾病诊疗和药物筛选等领域显示广阔的应用前景。

血脑屏障（Blood-Brain Barrier，简称BBB），是指存在于脑和血管之间的一种具有选择性地阻止某些物质由血液进入到脑的一道生理性“屏障”，其结构和功能的完整性对维持大脑及神经系统的正常功能至关重要，并且血脑屏障体外模型是研究脑微血管疾病和中枢神经系统药物开发的重要工具。.本项目以微流控芯片技术为核心，利用脑微血管内皮细胞、脑星形胶质细胞和胞外基底膜样物质为要素，在芯片上构建体外血脑屏障模型。通过考察血脑屏障通透性、跨膜电压及内皮细胞表面功能性蛋白表达等指标，对其进行评价。与体内血脑屏障相比，此血脑屏障体外模型的功能相似性和体外后续实验的适用性，为血脑屏障体外模型的构建和表征，以及体外脑微血管疾病研究提供了崭新的技术平台。.本项目成功构建体外血脑屏障模型，通过分子渗透性、跨膜电压和内皮细胞表面功能性蛋白表征等方式证明了此体外模型结构的完整性和功能的近生理性，并以此体外血脑屏障模型为平台，进一步研究了骨髓间充质干细胞与血脑屏障的相互作用，对脑微血管疾病和干细胞治疗进行探索。.主要研究成果如下：.1.以微流控芯片技术为平台，以胞外基底膜样物质为底物，构建基于微流控芯片的体外二维和三维微环境共存的整合性微环境系统，并对其稳定性、实用性和生物相容性进行考察，构建了可用于体外血脑屏障模型建立的微流控芯片体系。.2.以微流控芯片技术构建的整合性微环境系统为技术平台，利用脑微血管内皮细胞、脑星形胶质细胞和胞外基底膜样物质为要素，构建体外血脑屏障模型，并通过分子渗透性、跨膜电压和内皮细胞表面功能性蛋白表达等指标的测定，考察所构建体外血脑屏障模型的结构的完整性和功能的近生理性，以及后续干细胞治疗方面应用的可能性和适用性。.3.以微流控芯片上构建的体外血脑屏障模型为平台，利用骨髓间充质干细胞为探针，考察体外血脑屏障模型对脑微血管内细胞的屏障功能，以研究应用间充质干细胞治疗脑微血管疾病治疗的可行性，为临床脑微血管疾病的治疗提供可靠的体外研究平台和实验技术支持。.项目已发表论文1篇，申请发明专利2项。