擬組織化中空纖維膜反應器的構建及其在食品毒理學評價中的應用初探.pdf

1、食品安全性毒理學評價指的是對某種食品食用安全性所開展的評價，其中包括了功能性食品、新資源食品、食品包裝材料、食品添加劑以及食品中添加的各類化學及生物等的污染物質通過對其遺傳毒性、急性毒性、慢性毒性、致癌性和致畸性的評估?？梢娛称范纠韺W安全性評價對保障食品安全以及國民健康具有重要意義。由于我國對功能食品的研究尚處在起步階段，其成分或組方多運用傳統(tǒng)的中醫(yī)辯證理論和經驗，以復配為主，功效成分與其調節(jié)功能及功效成分毒性沒有明確的相關研究資料加以

2、證明。此外傳統(tǒng)食品的安全性毒理學評價技術目前并不能夠完全滿足功能食品的安全性評價發(fā)展需要。當下主要利用動物實驗完成對功能食品有毒物質的毒理學安全性評價，但主要存在如評價方法效率低、實驗周期長、存在倫理學爭議等問題，國際上有用體外細胞代替整體動物實驗的趨勢。但普通細胞作為一種二維培養(yǎng)模型，但是它并不能為細胞提供與體內的微環(huán)境類似的條件，細胞形態(tài)和信號傳導與體內有較大差別難以反映真實的體內環(huán)境，因而亟需一種既能反應體內真實的代謝情況又簡便易

3、行的食品毒理學評價新方法。
　　基于中空纖維和傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)方法，本課題擬構建能夠模擬人體組織微觀形態(tài)的小腸細胞和肝細胞生物反應器，使其能夠適用于研究功能性成分的轉運吸收行為和肝毒性評價，以實現(xiàn)對功能性成分簡便、高效的研究。
　　基于此目的，本文進行了如下研究:
　　1.選擇了Caco-2（人體結腸癌細胞）細胞探討了Caco-2細胞生物反應器的構建。將該細胞接種于聚醚砜(PES)和聚偏氟乙烯(PVDF)兩種中空纖維膜上

4、，用鼠尾膠原鋪被中空纖維內表面，同時利用步進電機驅動使Caco-2細胞能夠在膜內表面均勻貼壁生長。將中空纖維培養(yǎng)模型與經典的Transwell單層培養(yǎng)模型進行比較，探討了兩種中空纖維材料對細胞模型的影響。細胞形態(tài)學觀察結果表明:Caco-2細胞于接種10天后鋪展良好，輪廓清晰，逐漸融合形成細胞單層和完整的緊密連接;刷狀緣酶系（比如堿性磷酸酶和谷氨酰轉肽酶）的活性測定結果表明:接種8～14天內，中空纖維膜上培養(yǎng)的Caco-2細胞完成功能分

5、化，且活性水平較Transwell模型培養(yǎng)的細胞高。因此，PES和PVDF中空纖維膜能有效促進細胞增殖，縮短細胞分化周期，從而形成高效穩(wěn)定的三維細胞模型。
　　2.本文在構建成功Caco-2細胞中空纖維反應器的基礎上，嘗試了構建肝細胞中空纖維反應器。本文使用了HepG2（肝癌細胞）和LO2（人正常肝細胞）兩種肝臟細胞，使用PES和PVDF兩種材料，以凝膠包埋方式，即鼠尾膠原混合肝細胞懸液接種入中空纖維，使肝細胞能夠均勻分布于中空纖

6、維膜內腔。通過尿素氮和白蛋白含量的檢測結果表明，包埋于中空纖維反應器內的肝細胞可以有效存活10天以上，并且在一定程度上保持了肝細胞的功能。
　　3.本文進一步采用丙烯酰胺驗證HepG2細胞中空纖維培養(yǎng)模型在物質毒性研究方面的實用性。此外，將該反應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學評價方面的可行性。
　　綜上，本文旨在構建一種新型的Caco-2細胞和HepG2細胞生物反應器，探究該模型應用于研究功能性成分吸