¶ Establishing a 3D In Vitro Hepatic Model Mimicking Physiologically Relevant to In Vivo State
建立与体内生理状态相似的3D体外肝脏模型
介绍了一个三维体外肝脏模型，该模型能够更好地模拟体内肝脏的生理环境，从而为药物代谢和毒性评估提供更准确的工具。该模型的核心在于如何通过优化细胞环境和结构，最大限度地还原肝脏在体内的功能状态。
¶ 构建肝脏模型的具体过程
细胞来源的选择： 文章使用了多种细胞类型来构建肝脏模型，主要包括肝实质细胞（如肝细胞）和肝非实质细胞（如肝窦内皮细胞、星状细胞和库普弗细胞）。这些细胞共同作用，以模拟肝脏的多功能性。尤其是肝窦内皮细胞和星状细胞对于维持肝脏的结构完整性和功能至关重要，库普弗细胞则在肝脏免疫反应中起到重要作用。
三维结构的构建： 该模型通过三维细胞培养技术实现。肝细胞和非实质细胞被种植在具有特定结构的支架上，这些支架由生物相容性的材料制成，能够提供类似体内肝脏的三维微环境。通过这种三维结构，细胞能够在多个维度上与周围细胞和基质进行相互作用，从而保持其自然的生理功能。
生物材料的使用： 模型中使用了仿生材料，特别是类似肝脏细胞外基质（ECM）的水凝胶。这种材料不仅能够为细胞提供机械支撑，还能通过释放特定的生物信号促进细胞增殖、分化和功能表达。肝脏ECM成分中的胶原蛋白和层粘连蛋白为细胞提供了类似体内的微环境，有助于维持其长时间的存活和功能。
动态培养系统： 为了更好地模拟体内的动态环境，文章中使用了一种动态培养系统，这一系统通过不断流动的培养液为细胞提供营养和氧气。这样的设计能够模仿肝脏中的血液循环，维持肝细胞的健康状态，并促进它们的代谢功能。这种动态流体环境对于药物代谢和毒性测试尤为重要，因为它能够更加接近药物在体内的代谢情况。
氧气梯度的模拟： 在肝脏的功能中，氧气梯度的存在非常重要。文章中提到，该三维体外模型还模拟了肝脏内部的氧气梯度，通过控制培养液中的氧气浓度，使得细胞在不同的区域受到不同的氧气水平。这种氧气梯度能够更好地反映肝脏的实际生理状态，特别是对于药物代谢和毒性反应的研究具有重要意义。
细胞功能评估： 模型构建完成后，研究人员进行了广泛的细胞功能测试，包括肝细胞的代谢活性、解毒能力和蛋白质合成水平。这些指标显示出该模型在长时间培养中能够维持肝细胞的高水平功能，表明其在体外条件下对肝脏功能的模拟相当有效。此外，模型还能够对药物的代谢和毒性做出准确的反应，使其成为药物筛选和毒性测试的重要工具。