心臟是人體中一個(gè)復(fù)雜而重要的器官，具有心臟毒性的藥物如烏頭堿等嚴(yán)重制約了其臨床應(yīng)用，建立合適的三維（3D）體外心臟模型有助于探究烏頭堿的心臟毒性機(jī)制，指導(dǎo)臨床安全用藥。

通過液滴微流控技術(shù)制備的多隔室心臟顆粒模型具有低成本、高靈活性和高通量的特點(diǎn)，是應(yīng)用于藥物心臟毒性機(jī)制研究的理想模型。

近日，清華大學(xué)林金明教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)與成都中醫(yī)藥大學(xué)張藝教授團(tuán)隊(duì)合作，制備了一種具有操作簡(jiǎn)便、無標(biāo)記檢測(cè)和可控性強(qiáng)等特點(diǎn)的六隔室心臟顆粒，并通過液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS）檢測(cè)了烏頭堿心臟毒性反應(yīng)下的細(xì)胞代謝物，以及利用分子生物學(xué)技術(shù)評(píng)估了烏頭堿刺激后心臟毒性相關(guān)指標(biāo)的表達(dá)，最后總結(jié)了烏頭堿的心臟毒性機(jī)制。

該工作設(shè)計(jì)的微流控裝置制備了由HL-1和HUVEC細(xì)胞3D共培養(yǎng)的六隔室心臟顆粒模型，該模型用磁顆粒定位，在不需要標(biāo)記的情況下能夠清楚地觀察到每個(gè)隔室的細(xì)胞狀態(tài)。此外，研究人員通過LC-MS和分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)烏頭堿能夠破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)引起乳酸脫氫酶（LDH）外滲和Ca2?超載，從而抑制三羧酸（TCA）循環(huán)，導(dǎo)致能量代謝紊亂和氧化損傷，最終引發(fā)心肌細(xì)胞凋亡。

這些結(jié)果提供了一種新型的體外心臟模型以及藥物的安全研究策略。該成果以“Evaluation of aconitine cardiotoxicity with aheart-on-a-particle prepared by a microfluidic device”為題，發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)期刊ChemicalCommunications上，并入選為hot article。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1039/D4CC00396A