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目的:Ⅱ型糖尿病是一种代谢方面的疾病,以体内血糖浓度过高为特征。目前国内外关于降糖类药物的研发和筛选研究中,主要以动物模型和孔板模型作为研究对象,动物模型存在实验周期较长、实验过程较复杂等问题,而孔板模型中细胞处于二维状态且为静态培养,与人体内部环境相差较大并且在加药时容易产生药物局部浓度过高的现象。因此,本实验以具有浓度梯度生成装置的微流控芯片作为技术平台,构建高糖诱导三维大鼠胰岛细胞瘤细胞(INS-1细胞)损伤模型,并实现促胰岛素分泌剂在该模型上的初步筛选。材料和方法:本实验中的微流控芯片模型由两层PDMS基片和一层孔径为10μm的聚碳酸酯膜构成。上层PDMS芯片由浓度梯度生成装置构成,下层PDMS芯片由INS-1细胞培养室构成,两层PDMS芯片间由一层孔径为10μm的聚碳酸酯膜分隔。本实验使用基底膜样物质(BME)作为细胞外基质(ECM)的替代物。将INS-1细胞包裹于BME中接种于下层INS-1细胞培养室中进行三维培养。然后在注射泵的推动下,以1.0μL/min的流速从芯片进样口缓慢通入含高浓度葡萄糖的INS-1细胞培养液,构建微流控高糖诱导三维INS-1细胞损伤芯片模型。模型构建成功后,在注射泵的推动下,以1.0μL/min的流速从芯片进样口缓慢通入含格列吡嗪的INS-1细胞培养液,对格列吡嗪进行初筛。结果:本实验设计的浓度梯度生成装置可以生成5种不同的浓度,每个浓度均有4个不同的通道表征,满足了一次实验需至少设置三组平行的实验要求。INS-1细胞包裹于BME中培养于微流控芯片内,满足了流动、三维生长空间的要求。格列吡嗪对微流控高糖诱导三维INS-1细胞损伤芯片模型中的INS-1细胞有保护和促进胰岛素分泌的作用,并且当格列吡嗪浓度在0-0.24μM内随格列吡嗪浓度增加,保护和促进胰岛素分泌作用增强。对比相同浓度格列吡嗪对2D和3D培养条件下的INS-1细胞的作用的结果表明,微流控芯片平台上构建的高糖诱导三维INS-1细胞损伤模型比常规的孔板模型作用效果更明显。结论:本实验成功构建了多维多浓度微流控高糖诱导三维INS-1细胞损伤芯片模型,该模型可用于模拟高糖诱导胰岛细胞损伤,可进行促胰岛素分泌剂的初筛,推动了关于治疗Ⅱ型糖尿病的新药的研发以及药物的筛选等研究的发展。