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器官纤维化是指由多种原因引起的器官内部正常组织被过度的纤维结缔组织替代的一种病理过程,这一过程通常伴随着器官功能的逐渐丧失。纤维化可以发生在几乎所有类型的器官中,包括但不限于肺、肝、肾、心、皮肤等,导致相应的疾病,如肺纤维化、肝硬化、肾纤维化、心肌纤维化等。病理生理学机制器官纤维化的发生机制复杂,涉及炎症、细胞外基质(ECM)异常沉积、细胞凋亡失衡、氧化应激、生长因子和细胞因子的作用等多个环节。其中,成纤维细胞的活化和ECM的过度产生是纤维化发展的核心环节。在慢性炎症或持续的损伤刺激下,成纤维细胞被转化成为肌成纤维细胞,后者能够大量合成胶原蛋白和其他ECM成分,导致纤维化斑块的形成。
体外纤维化模型是在实验室条件下模拟体内器官纤维化过程的一种研究工具,主要用于理解纤维化疾病的机制、筛选抗纤维化药物以及评估潜在治疗策略的有效性。这些模型通常涉及细胞培养系统,包括2D和3D细胞培养,以及使用特定的生物材料和化学因子来诱导纤维化反应。
体外纤维化模型类型>>填写表单后可查看
1. 2D细胞培养模型:通常使用成纤维细胞、上皮细胞或其他相关细胞类型在塑料培养皿上培养。通过添加纤维化诱导因子,如转化生长因子β1(TGF-β1)、血小板衍生生长因子(PDGF)或肝细胞生长因子(HGF),可以模拟纤维化环境。细胞反应可以通过形态学变化、细胞外基质(ECM)成分的合成、收缩力的改变以及细胞因子的分泌来评估。
2. 3D细胞培养模型:相较于2D模型,3D模型更接近体内环境,可以更好地模拟细胞与ECM之间的相互作用。常用的3D支架包括胶原凝胶、明胶、藻酸盐、聚乳酸等生物相容性材料。3D模型能够更准确地重现纤维化过程中ECM重构和细胞行为。
3. 器官芯片和微流控模型:这些高级模型结合了微流控技术和细胞培养,可以创建更复杂的多细胞环境,模仿器官的微环境和血流条件。器官芯片能够提供动态流动环境,更真实地反映体内纤维化过程。
4. 共培养系统:共培养模型结合两种或更多种细胞类型,如成纤维细胞与上皮细胞或内皮细胞,以模拟器官内的细胞间相互作用。这种系统可以更全面地研究纤维化进程中不同细胞类型之间的通讯。
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