[发明专利]一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用，所述方法包括：将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，所述微流控芯片内含有相邻设置的上通道和下通道；于所述微流控芯片的所述上通道和所述下通道之间设置多孔薄膜，并使用夹具对微流控芯片进行固定，获得培养装置；将所述培养装置置于基质材料中，以使所述基质材料对所述上通道和所述下通道的外周进行包被；将人脉络丛上皮细胞悬液注入所述上通道内，将人脑微血管内皮细胞悬液注入所述下通道内，待细胞贴附后，对所述上通道和所述下通道内施加流体刺激并培养，获得人血脑脊液屏障模型。本发明的模型仿生程度高、易于检测，适用于共聚焦显微镜等光学成像仪器。

技术领域

本发明涉及组织工程及器官芯片技术领域，特别涉及一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用。

背景技术

BCSFB位于侧脑室、第三脑室及第四脑室，由彼此紧密连接、具有极性的脉络丛上皮细胞(choroid plexus epithelial cells,CPECs)，与带有窗孔结构的脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells,BMECs)组成。除了物理屏障功能之外，脉络丛上皮细胞是脑脊液分泌与重吸收的主要位点，可分泌多种细胞因子以维持神经系统稳定。研究发现，在使用人脑脊液与神经发生、胶质细胞发生、突触形成、神经突外生等神经发育过程有密切关系，说明脉络丛上皮细胞对维持神经系统的正常功能至关重要。此外，脉络丛上皮细胞表达细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)、CCL20等趋化因子，使淋巴细胞可通过此途径对脑脊液和大脑进行持续免疫监视。以上研究结果均提示，BCSFB是神经-免疫-内分泌轴在中枢神经系统内的重要界面，具有显著临床意义及研究价值。此外，越来越多的证据表明，脉络丛上皮细胞的形态或分子图谱改变与阿尔兹海默症、帕金森病、多发性硬化症等多种神经系统疾病相关。深入研究BCSFB需要可靠的模型支持，但现有模型存在诸多局限性。

目前BCSFB模型主要包括动物模型与体外模型。由于动物模型和人类真实生理情况之间存在较大差异，同时由于BCSFB解剖位置位于大脑深部难以进行观察，其临床前实验研究受到限制；而体外模型主要使用二维细胞进行构建，模型结构过于简单，难以重现BCSFB的生理功能。

因此，为了克服上述传统模型存在的问题，急需开发一种仿生程度高、易于检测的人血脑脊液屏障模型及其构建方法和应用，适用于共聚焦显微镜等光学成像仪器，为深入研究BCSFB的调控机制和相关疾病的临床治疗提供新的技术支撑。

发明内容

本发明目的是提供一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用，本发明获得的屏障模型是三层结构，这与以往血脑脊液屏障模型的结构相比更接近生理实际情况；由于稳定的单向流体刺激，屏障模型上皮部分可见形成了定向的细胞排布，血管内皮部分则形成了紧密连接，仿生程度高、易于检测，适用于共聚焦显微镜等光学成像仪器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在本发明的第一方面，提供了一种人血脑脊液屏障模型的制备方法，所述方法包括：

将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，所述微流控芯片内含有相邻设置的上通道和下通道；

于所述微流控芯片的所述上通道和所述下通道之间设置多孔薄膜，并使用夹具对微流控芯片进行固定，获得培养装置；

将所述培养装置置于基质材料中，以使所述基质材料对所述上通道和所述下通道的外周进行包被；将人脉络丛上皮细胞悬液注入所述上通道内，将人脑微血管内皮细胞悬液注入所述下通道内，待细胞贴附后，对所述上通道和所述下通道内施加流体刺激并培养，获得人血脑脊液屏障模型。

进一步地，所述生物相容性材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PDMS预聚物；或者I型胶原、matrigel、GelMA、海藻酸钠、fibrinogen、HAMA、HA-CA、丝素蛋白、壳聚糖和明胶中的至少一种。