我校崔旻教授團隊發現基於聲鑷開關血腦屏障的方法-動物科學技術學院、動物醫學院

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我校崔旻教授團隊發現基於聲鑷開關血腦屏障的方法

發布時間:2023-11-01  作者:  瀏覽次數:

(通訊員:王珂)近日,我校動物科學技術學院、動物醫學院崔旻教授團隊與(yu) 英國卡迪夫大學楊欣副教授團隊研發了一種利用聲鑷操控技術——聲表麵波(surface acoustic wave,SAW)改變血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)通透性的方法。相關(guan) 成果以Open source board based acoustofluidic transwells for reversible disruption of the blood–brain barrier for therapeutic delivery為(wei) 題,發表在Biomaterials Research上。這項技術可在不改變BBB的結構情況下精準的調控BBB的打開/關(guan) 閉,有望實現中樞神經係統(central nervous system,CNS)可控的藥物遞送。

隨著神經退行性疾病(如阿爾茲(zi) 海默症和帕金森綜合症等)和CNS感染性疾病受到越來越多的關(guan) 注,如何高效安全地實現CNS的藥物遞送當前仍是一個(ge) 巨大的挑戰。傳(chuan) 統的CNS藥物遞送方法均有一定的局限性,開發新型的CNS藥物遞送方案迫在眉睫。

SAW是一種沿著介質表麵傳(chuan) 播的聲波,基於(yu) 能量集中和易於(yu) 操控等特性,近年來SAW應用於(yu) 生物醫學領域,包括細胞篩選、細胞特性研究和細胞分化等方麵。

為(wei) 了探究SAW是否可用於(yu) BBB的調控,研究團隊合作開發了一種柔性印刷電路板的聲流體(ti) 生物反應器(PCB-AFB),用於(yu) BBB體(ti) 外模型及斑馬魚模型的研究。利用歐姆計測定BBB體(ti) 外模型的跨內(nei) 皮電阻,及對各類分子的細胞旁通透性,分析BBB的功能。












聲流體(ti) 生物反應器(PCB-AFB)模式圖(左)和SAW作用於(yu) 人腦微血管內(nei) 皮細胞打開細胞間隙(右)


研究發現PCB-AFB通過聲輻射和聲流體(ti) 作用於(yu) BBB。SAW在一定程度上呈現作用時間和作用功率的依賴性。SAW的刺激幾乎不影響人腦微血管內(nei) 皮細胞的細胞活性,不改變緊密連接蛋白的表達,但改變了鄰近細胞緊密連接蛋白的分布,擴大內(nei) 皮細胞的細胞間隙,從(cong) 而增加了BBB對小分子物質(NaF,376 dalton)和大分子物質(FITC-Dextran-10 kD,FITC-Dextran-70 kD)的通透性。SAW刺激BBB後,經過一段時間BBB功能可以自行恢複。該研究提示,通過控製SAW的作用功率,可以實現可逆地開關(guan) BBB,實施CNS藥物的精準遞送。

我校動物科學技術學院、動物醫學院博士後王珂與(yu) 西北工業(ye) 大學助理教授孫超為(wei) 該論文的共同第一作者;我校動物科學技術學院、動物醫學院崔旻教授與(yu) 英國卡迪夫大學楊欣副教授為(wei) 論文的共同通訊作者,此外大連理工大學、浙江大學、英國諾森比亞(ya) 大學和華中科技大學同濟醫學院等多家單位共同參與(yu) 了此項研究。該研究得到了國家重點研發計劃項目、自然科學基金、英國工程與(yu) 自然科學研究委員會(hui) 基金和國際交流基金的資助。

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審核人:崔旻

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