摘要
背景/目的：血脑屏障（BBB）在许多神经系统疾病中受到损害，然而体外模型很少能重现体内脑内皮细胞所经历的分级炎症刺激。本研究开发了一种可拆卸的模块化BBB芯片（BBB-on-a-chip），用于分步炎症建模和多标志物读出，并比较了槲皮素（QUER）和山柰酚（KAE）的抗炎功效。方法：该芯片结合了圣诞树形浓度梯度发生器与四通道培养模块，分别制造后按需组装，以实现分步铺板、暴露、给药和采样。将hCMEC/D3细胞暴露于TNF-α梯度（0–30 ng/mL）中；在48小时内监测细胞外ATP、ROS、NO、细胞因子、ZO-1和ICAM-1。转录组学与网络药理学相结合，配合分子对接和100 ns分子动力学模拟；QUER和KAE以梯度方式给药（0–20 μM），并以地塞米松作为对照。结果：TNF-α梯度诱导了时间和浓度依赖性损伤，其中ATP和IL-8在8小时时响应，ROS和NO在12小时时响应，IL-1β、IL-6及紧密连接损伤则出现更晚，从而在四个并行通道中获得了时空分辨的读出结果。鉴定出10个核心炎症基因，包括ICAM1，网络药理学筛选出QUER。QUER预测与ICAM-1的结合力强于其差一个B环羟基的类似物KAE；梯度给药证实QUER在更低浓度下即可抑制ICAM-1表达和炎症介质的释放。结论：可拆卸模块化设计使在单一芯片上方便地进行多步炎症建模和基于梯度的抗炎评估成为可能；QUER在结合计算和功能实验中均持续优于KAE，支持了一种与ICAM-1结合一致的构效关系。
