Kirkstall 3D活细胞自动灌流培养系统

（一）主要功能：与传统的静态培养模式相比，Kirkstall 3D 活细胞自动灌流培养系统 的动态灌流培养模式优势显著。通过灌流能够增加物质跨膜扩散速度，及时为细胞提供充足的营养物质，同时迅速带走代谢废物，减少代谢废物在细胞周围的积累，为细胞营造更优良的生存环境。并且，灌流过程还可改变细胞骨架结构，激活机械蛋白，使得培养获得的类器官更接近组织生理状态。

（二）仪器设备案例分享

近日，伦敦帝国理工学院抗菌药物优化中心，伦敦卫生和热带医学学院传染病和热带病学院Alaa Riezk et al.研究团队，利用英国Kirkstall 3D 活细胞自动灌流培养系统 模拟生理流体流动，对比了静态和动态培养条件下巨噬细胞的反应及抗利什曼原虫纳米药物的疗效，强调了流体流动动力学在体外研究中的重要性，为皮肤利什曼病治疗策略的优化提供了参考。

 一. 研究背景：
利什曼病是由利什曼原虫引起的寄生虫病，包括内脏利什曼病和皮肤利什曼病等，现有治疗手段存在局限且新药研发不足。传统静态细胞培养系统无法模拟体内动态环境，而动态培养系统能更好地模拟细胞在体内的生理条件，有助于更准确地研究细胞行为和病原体相互作用。本研究旨在探究Kirkstall 3D 活细胞自动灌流培养系统 模拟的动态流体灌注，对巨噬细胞功能及基于壳聚糖的抗利什曼原虫制剂疗效的影响。

 

二. 主要实验仪器/关键实验步骤描述：
 1. 实验准备阶段    
 1.1 选择实验系统：选用英国Kirkstall QV介质灌注系统，其六腔光学托盘可实现细胞在不同介质灌注速率下的培养，且能直接观察感染细胞并持续监测感染情况。为模拟人体间质液条件，通过数学和计算模型确定插入块高度，以确保细胞表面流速符合皮肤间质液流速范围。实验设置了静态（0 m/s）、慢速（\(1.45×10^{-9}m/s\) ，细胞位于腔室底部）和快速（\(1.23×10^{-7}m/s\) ，细胞位于插入块上）三种流动条件   
1.2细胞与寄生虫培养：利什曼原虫（L. major，MHOM/SA/85/JISH118）的无鞭毛体从感染小鼠皮肤损伤处分离并转化为前鞭毛体，在添加10%热灭活胎牛血清（HiFCS）的Schneider昆虫培养基中于26°C培养，定期通过BALB/c小鼠传代，实验使用低代数（<3代）前鞭毛体。从6 - 8周龄雌性BALB/c小鼠获取骨髓来源的巨噬细胞（BMMs） ，从8 - 10周龄雌性CD1小鼠获取腹腔巨噬细胞（PEMs） 。THP - 1细胞在添加L - 谷氨酰胺和10% HiFCS的RPMI - 1640培养基中，于37°C、5% \(CO_2\) 培养箱培养，每周按1/10比例传代，用20 ng/mL佛波酯12 - 肉豆蔻酸13 - 乙酸酯（PMA）处理24小时诱导分化为巨噬细胞。  
2. 感染巨噬细胞：将巨噬细胞（PEMs、BMMs、THP - 1细胞）以每孔\(4×10^5\) 个细胞的密度接种在24孔板的12mm圆形玻璃盖玻片上，在RPMI - 1640培养基（含10% HiFCS）中于37°C、5% \(CO_2\) 孵育24小时。之后，加入不同浓度的L. major前鞭毛体（使寄生虫与巨噬细胞比例在0.5:1至15:1之间），在34°C、5% \(CO_2\) 环境下继续孵育24小时。随后，将三分之二的玻璃盖玻片转移至QV900系统进行动态培养，其余作为静态对照，在相同温度和\(CO_2\) 浓度下继续培养72小时。培养结束后，用甲醇固定细胞，并用吉姆萨染色 。 物对寄生虫感染的抑制效果，使用Prism软件（GraphPad）进行非线性S型曲线拟合（可变斜率）分析数据 。 

三. 研究结果
- 巨噬细胞功能：感染L. major的巨噬细胞（PEMs、BMMs和THP - 1）的吞噬和巨胞饮作用比未感染细胞显著增强，且PEMs和BMMs的这两种功能高于THP - 1细胞。动态流动条件下，巨噬细胞的吞噬和巨胞饮作用显著降低，且流速越快，降低越明显。     
- 抗利什曼原虫活性：所有制剂在静态培养中的抗利什曼原虫活性均高于动态培养。随着流速增加，壳聚糖溶液、空白壳聚糖 - TPP纳米颗粒、载药AmB的壳聚糖 - TPP纳米颗粒以及纯AmB的抗利什曼原虫活性均显著下降 。流体流动动力学对评估巨噬细胞功能和抗利什曼原虫活性至关重要。流体流动会降低巨噬细胞的吞噬和巨胞饮功能，减少药物积累，进而降低抗利什曼原虫药物的疗效。未来研究应进一步探索流体流动对巨噬细胞行为的影响，以完善疾病机制研究和治疗策略的开发。 
参考文献：Comparative assessment of macrophage responses and antileishmanial efficacy in dynamic vs. Static culture systems utilizing chitosan-based formulations,

北京基尔比生物科技有限公司主营：3D-clinostat 三维旋转仪，Kilby微/超重力三维细胞培养系统，3D回转重力环境模拟系统，随机定位仪，Kilby类器官芯片摇摆灌注仪，英国Kirkstall 类器官串联芯片灌流仿生构建系统

Kirkstall Ltd.成立于2006年，是Braveheart Investment Group plc 的子公司，总部位于英国。Kirkstall开发了一种创新的微生理系统的器官芯片模型Quasi Vivo®。作为器官芯片技术，Kirkstall已经建立了牛津大学生物医学工程研究所等著名的大学实验室的庞大用户群，产品在全球范围内享有盛誉。

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