药物药代动力学和毒理学评估的肠道/肝脏微生理系统

微生理系统能够模拟药代动力学和人体对特定兴趣治疗的毒理学反应。微生理系统有可能取代动物试验，因为其使用可以提高体外方法的预测能力，并降低药理学和毒理学研究的成本和时间。在测试物质被检出前24小时，在两个器官芯片的较大和更小的隔间之间分离出800微升的Will william ES介质，并在准备的24个孔板中从每个肠道屏障中吸气。

使用无菌钳子，将每两个器官芯片电路中的一个插入物集成到较大的隔间中，并将 200 微升 DMEMS 添加到阴性侧。使用宽孔尖端，将每个电路的 20 个肝脏当量集成到两个器官芯片的较小隔间中，并将系统连接到控制单元。然后将控制单元连接到加压空气供应，将压力设置为大约正负 300 条，泵送频率为 0.3 赫兹。

第二天，将库存对乙酰氨基酚溶液稀释至12微摩尔浓度。为了取代系统中的介质，从两个器官芯片中的肠道屏障当量中吸气基质和阴极介质，并在器官基质侧大隔间中加入500微升新鲜合适的培养基，将300微升添加到小隔间。检查气泡后，模拟口服给药，在肠道培养物插入的一端添加200微升12微摩尔醋氨酚溶液，并将微生理系统连接到控制单元。

从肠道和基础侧以及在指示时间点三边的小隔间收集总体积。收集所有样品后，按表中所示设置 HPLC 分析的所有相关参数，并在真空下通过 0.4 微米膜过滤器过滤移动相。然后通过 0.22 微米孔径 PVDF 注射器过滤器过滤样品，并在开始 HPLC UV 测量之前将样品存放在小瓶中。

为了评估有机体的可行性，将每个复制的所有20个球类转移到96孔板的单个孔中，并将细胞培养插入物转移到24孔板的单个孔中。每次洗涤用新鲜 DPBS 清洗组织等价物三次，并在每个实验井中加入 300 微升每毫升 MTT 溶液 1 毫克。在细胞培养箱中孵育三个小时后，将 MTT 溶液替换为每口200微升异丙醇，在4摄氏度下进行夜间孵育，从肠道和肝脏当量中提取MTT formazan。

第二天早上，将每个上流液的200微升转移到96井板中的适当井中，并在570纳米的板读卡器上读取前体，以便计算细胞的相对能力，使用与负对比相比，每个时间点的平均光密度来降低MTT。对于样品的细胞化学和组织学分析，首先在室温下将肠道和肝脏当量在0.1摩尔PBS中4%半甲醛中固定25分钟。在孵化结束时，每次洗涤用PBS洗五次有机物10分钟，然后用四甲苯胺甲胺聚丙酮亚历克萨氟647 phaloidin在室温下染色1小时。

在孵育结束时，将样品转移到冷冻介质上几分钟，然后将组织在液氮中捕捉冷冻。接下来，使用低温恒温器获取 10 至 12 微米厚的肝球类低温截面，并使用 DAPI 将组织部分安装到安装介质中，通过共声荧光显微镜进行成像。对于线粒体和核染色，用线粒体染色溶液完全覆盖样品，在37摄氏度的加湿环境中用5%的二氧化碳孵育15至45分钟。

在孵育结束时，在室温下小心地将染色溶液用PBS中的2至4%甲状甲醛替换15分钟。固定后，用新鲜 PBS 轻轻冲洗两次细胞，每次洗涤五分钟，然后用核酸染色工作溶液标记样品，在室温下冲洗 10 分钟。在孵化结束时，用三、五分钟在PBS中清洗样品，防止光线产生光，并使用核酸染色，以利于用适当的过滤器在荧光显微镜上量化线粒体染色表达细胞的数量。

将人类肠道屏障和肝脏等价物整合到两个器官芯片微流体装置中，可以评估感兴趣的治疗的药代动力学和毒理学特性。经过处理，HPLC 可分析介质样本。可以分析器官的基因表达、跨上皮电阻值、蛋白质表达和活性，以及它们的形态特征。

MTT 分析可以进行评估器官的生存能力，以及检测对乙酰氨基酚治疗的早期毒性事件。介质流对对乙酰氨基酚的吸收没有显著影响，同时显著改善肝脏等效功能，表明人类肠道对乙酰氨基酚吸收和肝代谢可以在这个微观生理系统中进行模拟。微型生理系统有可能取代药物开发和发现中的动物模型，因为它们能更好地模仿人类生理学，并可用于以更高的速度和更低的风险和复杂性成本促进药物开发。