制备并表征GelMA水凝胶
制备具有微室阵列结构的GelMA水凝胶，并评估其物理化学性质以选择最佳浓度。
通过模板复制法从定制PMMA模板制备不同浓度（10%、15%、20%）的GelMA水凝胶，并进行1H-NMR、FTIR、SEM、压缩力学测试、溶胀率测试和降解率测试。
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构建用于中药提取物评估的神经炎症芯片
Constructing Neuroinflammation-On-A-Chip for Traditional Chinese Medicine Extracts Evaluation.
实验完整度
高包含材料表征、芯片功能验证、细胞相容性、疾病模型构建、药物筛选等多个独立实验层级，并包含功能验证和机制相关验证。
主要模型
BV2小胶质细胞 LPS诱导的神经炎症细胞模型 GelMA水凝胶微室阵列芯片上的BV2细胞球体
重点核对
BV2小胶质细胞系，来源于Pricella Biotechnology，货号CL-0493 LPS浓度1 μg/mL，作用24小时 药物（Cur和RSV）处理1小时后加入LPS GelMA水凝胶浓度10%（w/v） 统计使用t检验，至少三次独立重复
摘要
神经炎症是神经退行性疾病的核心病理机制。尽管许多源自中药的天然化合物在调节神经炎症方面显示出前景，但传统的评估方法效率低下，无法满足现代药物开发的需求。本研究旨在开发一种神经炎症芯片，用于高效、准确地评估此类化合物的抗神经炎症活性。通过将甲基丙烯酰明胶（GelMA）水凝胶与微室阵列结构集成到多通道浓度梯度微流控芯片中，我们构建了一种适用于高通量药物筛选的功能性神经炎症芯片。初步结果表明，该芯片能够成功模拟脂多糖（LPS）诱导的神经炎症，并测试姜黄素（Cur）和白藜芦醇（RSV）的抗炎效果。与传统方法相比，该芯片具有样品消耗低、检测快速和数据可靠性高的优点。本研究为高效评估中药活性化合物的抗神经炎症活性提供了一种新工具，并为神经炎症相关疾病的研究提供了一个创新平台。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 如何构建一种能够模拟神经炎症微环境并实现中药活性化合物高效筛选的体外模型？
- 核心机制
- LPS通过TLR4受体激活小胶质细胞，促进炎症因子和NO释放；姜黄素和白藜芦醇可抑制LPS诱导的炎症因子和NO释放。
- 主要证据
- 在GelMA水凝胶微室阵列芯片上培养BV2细胞形成球体，LPS刺激后观察到Iba-1和CD11b表达上调，NO和炎症因子释放增加；药物处理后NO和炎症因子水平随浓度增加而降低。
- 研究意义
- 该神经炎症芯片为中药活性化合物的抗神经炎症活性评估提供了高通量、低消耗、快速检测的新工具，并为神经炎症相关疾病的研究提供了创新平台。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
构建微流控芯片并验证浓度梯度生成
组装微流控芯片，并验证其浓度梯度生成能力。
通过复制模具制备PDMS层，氧等离子体处理后键合，集成GelMA水凝胶。使用数值模拟、染料实验和罗丹明B荧光实验验证浓度梯度生成。
评估GelMA水凝胶生物相容性
评估GelMA水凝胶对BV2细胞的毒性。
制备水凝胶浸提液，培养BV2细胞1-3天，进行活细胞染色和CCK8检测。
培养BV2细胞球体并评估活力
在芯片上培养BV2细胞形成球体，并评估其生存力和增殖。
将BV2细胞接种到涂有0.75% PVA的GelMA水凝胶微室中，培养7天，通过活/死染色和CCK8评估活力，并测量球体大小。
构建LPS诱导的神经炎症模型并验证
构建LPS诱导的BV2小胶质细胞炎症模型，并验证激活标志物表达。
用不同浓度LPS处理BV2细胞，检测NO释放和细胞活力，选择1 μg/mL LPS作用24小时构建模型。通过免疫荧光染色评估Iba-1和CD11b表达。
使用芯片筛选姜黄素和白藜芦醇的抗炎活性
利用芯片的浓度梯度功能评估姜黄素和白藜芦醇对LPS诱导炎症的抑制作用。
将药物通过芯片一个入口灌流，另一入口灌流培养基，预孵育1小时后加入LPS刺激，收集六个出口的液体，检测NO和炎症因子水平。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 水凝胶制备 | 明胶 | Sigma | -- |
| 芯片制备 | 聚二甲基硅氧烷 | Dow Corning | -- |
| 细胞染色 | DAPI | Beyotime | -- |
| NO检测 | 一氧化氮检测试剂盒 | Beyotime | -- |
| 炎症模型诱导 | 脂多糖 | Sigma | -- |
| 细胞通透 | Triton X-100 | Sigma | -- |
| 芯片涂层 | 聚乙烯醇 | Aladdin | -- |
| 细胞骨架染色 | 鬼笔环肽 | Thermofisher | -- |
| 药物处理 | 姜黄素 | Macklin | -- |
| 白藜芦醇 | Macklin | -- | |
| 封闭 | 牛血清白蛋白 | Macklin | -- |
| 水凝胶制备 | 甲基丙烯酸酐 | Macklin | -- |
| 活/死染色 | 钙黄绿素-AM/碘化丙啶 | Molecular Probes | -- |
| 细胞培养 | BV2细胞系 | Pricella Biotechnology | CL-0493 |
| 胎牛血清 | Gibco | -- | |
| DMEM培养基 | Gibco | -- | |
| 磷酸盐缓冲液 | Gibco | -- | |
| ELISA检测 | IL-1β ELISA试剂盒 | Dogesce | -- |
| IL-6 ELISA试剂盒 | Dogesce | -- | |
| TNF-α ELISA试剂盒 | Vicky | -- | |
| 细胞活力检测 | 细胞计数试剂盒-8 | MedChemExpress (MCE) | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| GelMA水凝胶制备 | GelMA浓度（10%, 15%, 20% w/v）；光聚合时间30秒；HMPP光引发剂使用 阅读提示：Methods: Preparation of GelMA Hydrogel |
| 芯片组装 | PDMS与固化剂比例10:1；氧等离子体处理后真空键合1小时 阅读提示：Methods: Construction of Microfluidic Chips |
| 细胞球体培养 | PVA涂层浓度0.75%；培养时间7天；细胞接种密度 阅读提示：Methods: Culture of Cell Spheroids; Results and Discussion section 2 (Figure 4) |
| 神经炎症模型诱导 | LPS浓度1 μg/mL；处理时间24小时 阅读提示：Results and Discussion section 2 (Figure 5); Methods: Characterization of BV2 Cell Morphology |
| 药物筛选 | 药物预孵育时间1小时；DMSO终浓度≤0.1%；LPS浓度1 μg/mL；收集六个出口液体；NO检测条件（Griess试剂，540nm，标准曲线0-100 μM） 阅读提示：Methods: Drug Screening; Results and Discussion section 2 (Figure 5C-J) |
| 统计设计 | 至少三次独立重复；使用t检验；显著性水平（*p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001） 阅读提示：Methods: Statistical Analysis |