食品安全性毒理学评价指的是对某种食品食用安全性所开展的评价,其中包括了功能性食品、新资源食品、食品包装材料、食品添加剂以及食品中添加的各类化学及生物等的污染物质通过对其遗传毒性、急性毒性、慢性毒性、致癌性和致畸性的评估。可见食品毒理学安全性评价对保障食品安全以及国民健康具有重要意义。由于我国对功能食品的研究尚处在起步阶段,其成分或组方多运用传统的中医辩证理论和经验,以复配为主,功效成分与其调节功能及功效成分毒性没有明确的相关研究资料加以证明。此外传统食品的安全性毒理学评价技术目前并不能够完全满足功能食品的安全性评价发展需要。当下主要利用动物实验完成对功能食品有毒物质的毒理学安全性评价,但主要存在如评价方法效率低、实验周期长、存在伦理学争议等问题,国际上有用体外细胞代替整体动物实验的趋势。但普通细胞作为一种二维培养模型,但是它并不能为细胞提供与体内的微环境类似的条件,细胞形态和信号传导与体内有较大差别难以反映真实的体内环境,因而亟需一种既能反应体内真实的代谢情况又简便易行的食品毒理学评价新方法。基于中空纤维和传统的细胞培养方法,本课题拟构建能够模拟人体组织微观形态的小肠细胞和肝细胞生物反应器,使其能够适用于研究功能性成分的转运吸收行为和肝毒性评价,以实现对功能性成分简便、高效的研究。基于此目的,本文进行了如下研究：1.选择了Caco-2(人体结肠癌细胞)细胞探讨了Caco-2细胞生物反应器的构建。将该细胞接种于聚醚砜(PES)和聚偏氟乙烯(PVDF)两种中空纤维膜上,用鼠尾胶原铺被中空纤维内表面,同时利用步进电机驱动使Caco-2细胞能够在膜内表面均匀贴壁生长。将中空纤维培养模型与经典的Transwell单层培养模型进行比较,探讨了两种中空纤维材料对细胞模型的影响。细胞形态学观察结果表明：Caco-2细胞于接种10天后铺展良好,轮廓清晰,逐渐融合形成细胞单层和完整的紧密连接；刷状缘酶系(比如碱性磷酸酶和谷氨酰转肽酶)的活性测定结果表明：接种8-14天内,中空纤维膜上培养的Caco-2细胞完成功能分化,且活性水平较Transwell模型培养的细胞高。因此,PES和PVDF中空纤维膜能有效促进细胞增殖,缩短细胞分化周期,从而形成高效稳定的三维细胞模型。2.本文在构建成功Caco-2细胞中空纤维反应器的基础上,尝试了构建肝细胞中空纤维反应器。本文使用了HepG2(肝癌细胞)和L02(人正常肝细胞)两种肝脏细胞,使用PES和PVDF两种材料,以凝胶包埋方式,即鼠尾胶原混合肝细胞悬液接种入中空纤维,使肝细胞能够均匀分布于中空纤维膜内腔。通过尿素氮和白蛋白含量的检测结果表明,包埋于中空纤维反应器内的肝细胞可以有效存活10天以上,并且在一定程度上保持了肝细胞的功能。3.本文进一步采用丙烯酰胺验证HepG2细胞中空纤维培养模型在物质毒性研究方面的实用性。此外,将该反应器用于桑葚花色苷的肝毒性研究,探索其在功能性成分毒理学评价方面的可行性。综上,本文旨在构建一种新型的Caco-2细胞和HepG2细胞生物反应器,探究该模型应用于研究功能性成分吸收转运和毒理学评价的可行性。本研究成功构建了中空纤维三维细胞培养模型,将Caco-2细胞、HepG2细胞和L02细胞培养于中空纤维膜内表面,优化了实验条件,完善了细胞功能分析,证明该拟组织化细胞培养模型可用于物质的吸收转运研究和功能性成分的毒性评价。本文为食品有害物质及功能性食品的早期毒理安全性评价提供一个新的模型。