[发明专利]一种体外肠道模型的构建方法和应用

说明书

本发明公开了一种体外肠道模型的构建和应用，该模型主要基于静电纺纳米纤维膜的物理仿生结构，为Caco‑2细胞提供一种理想的黏附和生长微环境，缩短细胞培养周期，快速形成完整的Caco‑2单细胞层并促进Caco‑2细胞的分化，发挥对营养物质和药物分子等组分的吸收转运代谢的生理功能，用于快捷、准确评估营养物质和药物的吸收能力和生物利用度，也可用于评估肠道微生物定殖或相互作用。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种体外肠道模型的构建方法，还涉及利用构建的模型快捷、准确评估营养物质和药物的吸收能力和生物利用度。

背景技术

体外肠道吸收模型被广泛用于药物和营养物质吸收的评估，其吸收性数据被用于早期药物开发和营养物质开发的体外快速分析和筛选。近十余年来，国内外已普遍采用细胞模型作为药物和营养物质等成分的肠道吸收模型。其中Caco-2肠道细胞模型来源于人的结肠癌细胞，是著名的小肠吸收模型，已被发达国家的药物研究机构或开发公司广泛采用，是目前最为经典的一种体外肠道模型。作为一种附着依赖型细胞，Caco-2细胞最常见的培养模型是单层贴壁培养模型。Caco-2细胞一般培养在具有渗透性的多孔高分子膜上，并制作成插入式滤膜(permeable insert)的形式，如商业化的Transwell@、Millicell@等产品。其高分子膜材料通常使用半透明的聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，或透明的聚酯(Polyester，PET)和聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等膜材料。在这类膜材料上，Caco-2肠道细胞至少需要培养21天，才能充分分化并表达出较为接近人体小肠上皮的功能。因此这种培养模型仍需投入大量的人力、物力与时间，同时也增加了细胞在培养过程中受到污染的危险，而且其实验通量仍不够高，导致其应用仍存在一定的限制。

针对传统的Caco-2细胞模型培养周期过长的问题，也有不少研究者开发了Caco-2细胞加速培养模型。比如，通过在培养基中添加生长因子，可在9天内形成完整的Caco-2细胞单层模型(马美湖，现代食品科技，2016,32，265-270)。黄民等人(中国发明专利，申请公布号CN102533927A)在Transwell板上加入鼠尾胶原铺板，并在板下腔加入基础培养基，前3天每天更换培养基，后3天加添加有MIOT的分化培养基，培养6天后，获得形成紧密单层的Caco-2细胞。这些研究仍然是基于传统的Caco-2细胞模型Transwell，在培养基中添加价格不菲的组分，或是对Transwell的滤膜进行胶原铺板修饰，来促进Caco-2细胞快速形成单层细胞结构。总的说来，目前使用和构建的Caco-2细胞培养模型仍需较长的培养周期；而相关缩短Caco-2细胞培养周期的探索中使用了昂贵的生长因子等，使整个基于Caco-2细胞的体外肠道吸收模型成本居高不下。

因此，急需一种培养周期短且成本低的Caco-2细胞体外肠道吸收模型构建方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种体外肠道模型的构建方法，以静电纺纤维膜为Caco-2细胞培养的载体材料，为Caco-2细胞提供理想的黏附、铺展和生长的仿生微环境，促进Caco-2细胞在静电纺纤维膜上快速贴壁生长，并形成完整细胞单层，分化出小肠上皮细胞的生物功能，从而具备模拟肠道吸收的功能，发挥对药物和营养物质等组分的吸收转运代谢的生理功能，用于快捷、准确评估营养物质和药物的吸收能力和生物利用度。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种体外肠道模型的构建方法，以静电纺纳米纤维膜为Caco-2细胞的载体材料，将Caco-2细胞接种到该材料表面，培养直至形成完整的Caco-2细胞层并分化出小肠绒毛，获得具备完善的生物活性和生理功能的体外肠道模型。

作为本发明优选的方案，将静电纺纳米纤维膜材料固定到上下腔室中间作为隔层材料，然后将Caco-2细胞接种到该材料表面培养3-4天形成完整的Caco-2细胞层，并获得具备完善生物活性和生理功能的体外肠道模型。