基于外源性猪肠黏液覆盖的Caco-2细胞单层模型的药物递送与相容性研究方法创新

本研究针对Caco-2细胞单层模型缺乏天然黏液屏障的问题，开发了超渗透与等渗透外源性猪肠黏液（HYP-PIM/ISO-PIM）覆盖模型，通过多维度相容性评估（代谢活性、TEER、核形态分析）证实其生物相容性，并证明其对环孢素A的渗透屏障作用优于传统PGMII模型，为口服药物递送研究提供了更接近体内环境的实验平台。

　　

肠道黏液层是口服药物吸收的关键屏障，但现有Caco-2细胞模型因缺乏天然黏液而难以模拟真实生理环境。传统体外黏液（如猪胃黏蛋白PGMII）因成分单一、流变学差异大，无法准确预测药物渗透行为；而黏液分泌型Caco-2/HT-29-MTX共培养模型又因保护力不足，无法抵御生物相关介质（如肠液、渗透增强剂）的细胞毒性。更棘手的是，高渗透压的天然猪肠黏液（PIM）直接应用会导致Caco-2单层完整性破坏。这种矛盾严重限制了口服递送系统的开发效率。

针对这一难题，哥本哈根大学等机构的研究团队在《International Journal of Pharmaceutics》发表研究，创新性地提出两种外源性猪肠黏液优化方案——超渗透（HYP-PIM）和等渗透（ISO-PIM）处理，并建立三重正交评估体系验证其生物相容性。研究首次采用基底侧代谢活性检测（规避黏液干扰）、跨上皮电阻（TEER）监测和活细胞核形态定量分析，系统解决了黏液覆盖模型中细胞活性评估的技术瓶颈。

关键技术方法
团队通过稀释天然PIM获得ISO-PIM（~300 mOsm/kg），保留黏液关键成分的同时匹配Caco-2耐受渗透压；采用改良MTS-PMS（酚嗪硫酸甲酯）法从基底侧检测代谢活性；结合高内涵成像分析Hoechst 33342标记的核形态参数（面积/圆度）；以环孢素A为模型药物比较不同黏液屏障的渗透差异。

研究结果

PIM preparations limit the apical diffusion of the viability product and decrease epithelial integrity of the Caco-2 cell monolayer upon removal
实验发现传统顶侧MTS检测会因黏液滞留甲臜产物导致假阴性，而基底侧检测显示HYP-PIM与ISO-PIM处理的细胞活性均>80%（vs 空白对照）。TEER证实ISO-PIM处理4小时后单层完整性保持（>300 Ω·cm²），显著优于HYP-PIM组。

Discussion
核形态分析揭示ISO-PIM组核面积（172±4 μm²）与对照组无差异，而HYP-PIM引发轻微核收缩（158±5 μm²），证实渗透压调控的关键作用。渗透实验显示ISO-PIM对环孢素A的表观渗透系数（P_app）较PGMII降低2.3倍，更接近体内黏液阻滞效应。

Conclusion
该研究突破性地证明：1）渗透压优化可解决PIM与Caco-2的相容性矛盾；2）基底侧活性检测+核形态定量构成 mucus-covered 模型评估金标准；3）ISO-PIM能更真实模拟药物-黏液-上皮三重相互作用。这一成果为口服生物制剂（如肽类/纳米粒）的递送机制研究提供了高仿生工具，尤其对渗透增强剂（如SNAC）的效能评估具有重要转化价值。