在药物药理斥地中，皮肤模子和离体皮肤被平凡用于皮肤渗入酌量。皮肤模子和离体皮肤的环境参数，如孵育和培养要求的改变会影响细胞反应，从而影响履行效果的联系性。然则，现存的检测系统，如Franz扩散室仅能在接纳介质中测量这些参数，而不是评估组织细胞中的骨子情况。
通达式微灌流（OFM）是一种用于临床和临床前药物斥地酌量和生物象征物酌量的采样技能。OFM不错从各式组织（如皮肤、脂肪组织、大脑的间质液(ISF)）中连气儿取样分析物。有酌量东说念主员将OFM和微流控生物传感器贯串合，贪图了一种及时采样监测系统，用于在线监测东说念主3D全层皮肤组织培养参数。酌量内容敬佩如下：
弁言
为了减少、幸免动物履行，各式东说念主体组织模子已被络续斥地出来，极度是在皮肤组织工程限制，酌量东说念主员还是培养出高度先进的皮肤模子，不错相等接近地模拟自然皮肤，用于酌量免疫反应，烧伤伤口和伤口诊治等。在离体履行中，这种体外表肤模子比使用手术起原的离体皮肤更具有上风。离体皮肤八成进展出供体互异，但体外模子的拼装不错已毕圭臬化，产生可复制的居品，从而得到可靠和可窜改的效果。
体外组织培养参数（如氧、pH值、葡萄糖或乳酸）的改变会对细胞作为产生不利影响，从而影响数据的联系性。现在这些参数只是是在组织培养基中测量得到的，咱们最近的酌量评释了这些参数在体外3D培养模子中的骨子值与在培养基中测量的值有很大互异。只好在组织内可靠地监测这些参数才能严格限度履行要求。
关于复杂的3D组织模子，斥地微创无损、可靠、可叠加、及时的分析才能，不错促进对组织存活率、发育、功能和细胞反应的连气儿或叠加分析和监测。一些生意化的系统，如Franz扩散池是测定离体皮肤或体外表肤模子经皮给药的最蹙迫才能之一。然则，这种才能只可监测受试物资在接纳介质中的浓度，而不成给出组织内骨子浓度和状况信息。
在本酌量中，咱们斥地了一种采样贪图，将通达式微灌流（OFM）采样技能与微流控生物传感器贯串合，通过及时测量全层皮肤模子和离体皮肤中的氧气、葡萄糖、乳酸和pH值，来在线监测要道细胞培养参数。为了考证这种在线监测系统，咱们对体外3D全层皮肤模子（FTSE） 真皮层和相应的培养基中的氧气、葡萄糖、乳酸和pH值进行了及时评估。此外，咱们还比较了阿昔洛韦、利多卡因和双氯芬酸在皮肤模子和离体皮肤中的渗入。
履行才能
图1. 体外培养箱的一般缔造有(1)表象限度单位，(2a和2b)加热器，(3)加湿器(右侧第二个加湿器未夸耀)，(4)带有FTSEs的采样单位，(5)OFM泵，(6)在线监测带领池。OFM通过插入一个通达式的微创无膜探针来平直插足ISF。 OFM八成对亲脂和亲水化合物、卵白质连合和非连合药物、神经递质、多肽以及卵白质、抗体、纳米颗粒和纳米载体、酶和囊泡进行采样。 因此，不管分析物的分子大小、卵白质连合特色或亲脂性怎样，OFM取样王人不错得到ISF的一齐生化信息。
图2. A植入OFM探针、O形贴片和取样瓶的东说念主体离体皮肤。B（1）FTSE与(2)植入OFM探针和(3)O形贴片的详备缔造，以幸免交叉混浊并确定愚弄区域的大小。C在线监测缔造：(1) FTSE，(2)用于氧气和pH的主带领池，(3) FireSting-PRO多分析物测量仪，(4)用于葡萄糖和乳酸的第二带领池，以及(5) 6通说念生物传感器测量仪器(Jobst Technologies)。通过在OFM探针出口后连气儿勾通两个零丁的带领池，在线监测氧、pH值、葡萄糖和乳酸(图2C和3)。带领池经过优化，使其在流速为1 µL/min时，经过温度赔偿后，八成已毕合理的反映时候、准确性和精确度。由PEEK（聚醚醚酮）制造的OFM探针对氧气不透过，因此八成从OFM样本中进行精确的定量分析。
图3. (A)渗入履行的缔造：从OFM袋中泵出的重视液通过植入FTSE（局部涂抹乳膏）的 OFM探针(黄色)，由泵头2抽出。在位置1蚁集用于离线分析阿昔洛韦、利多卡因和双氯芬酸浓度的OFM样品。在位置2蚁集用于离线分析葡萄糖和乳酸的OFM样品。(B)用于在线监测氧气和pH值的定制微流控带领池：通过管说念和光纤勾通进行数据读取。全层皮肤模子（FTSE）与离体皮肤的制备访佛，通过植入OFM探针，附着O形贴片，勾通OFM泵，管说念，在线监测系统和采样瓶。
选定市售的乳膏来测试其活性药物要素（API）阿昔洛韦、利多卡因和双氯芬酸的渗入才能，这些API在皮肤组织上的渗入才能是不同的（表1）。通过测量培养基和FTSE组织中的API浓度来监测FTSE渗入。使用药膏后每小时蚁集一次利多卡因和双氯芬酸样品，合手续12小时。由于阿昔洛韦先前在初步履行中进展出的渗入速率要慢得多，因此在愚弄后24小时蚁集样品。通过计较弧线底下积(AUC)比较FTSE和离体皮肤中的API浓度。
表1. 所使用乳膏过火活性要素和剂量列表履行效果
要道组织参数的在线监测
使用OFM来监测体外FTSE和离体皮肤的培养参数，两者王人位于受控要求下的体外培养箱中(图1)。FTSE和离体离体皮肤在培养箱中培养24小时，同期监测上述参数以评估组织是否保合手活力。
培养基中的氧水平相对剖释在190.7±2.7 hPa，与环境空气中的氧浓度相对应(图4A)。比拟之下，FTSE样品中测量的氧浓度较低，为71.6±36.8 hPa。在离体皮肤中未检测到氧气。
图4. 在FTSE（绿线）、皮肤切片（红线）和培养基中（蓝线示意氧气(A)和pH值(B)）在线测量的组织参数，以及在培养基中离线测量的葡萄糖(C)和乳酸(D)（蓝点）。培养基的pH水平从7.75增多到9.25，而离体皮肤和FTSE样品的pH值在7.5到8.0之间相对恒定。在当先几个小时内，离体皮肤的pH水平与FTSE pH值水平相通，但跟着时候的推移略有下落(pH值= 7.60)(图4B)。
培养基中的葡萄糖水平保合手相对恒定，为328.8±33.3 mg/dL。比拟之下，FTSE样本中的葡萄糖水平约为171.5±26.9 mg/ dL，跟着时候的推移略有下落(图4C)。离体皮肤中未发现葡萄糖。
介质中乳酸水平从0到30 mg/ dL呈线性增多。在FTSE样本中测量的乳酸水平在第10至18小时之间夸耀出访佛的趋势，水平约为60 mg/ dL。随后，FTSE中的乳酸水平降至低于驱动乳酸水平。离体皮肤样本中的乳酸水平比FTSE低约2倍(图4D)。
FTSE的渗入履行
图1和3履行缔造用于评估阿昔洛韦、双氯芬酸和利多卡因对FTSE的渗入。在通盘渗入履行中，来自FTSE组织的OFM样品中的API水平赫然高于培养基(图5)。一般来说，API浓度在培养基中积蓄，而FTSE组织中的浓度在不同的时候点达到最大值，然后由于进一步渗入到培养基中而下落。关于阿昔洛韦，在愚弄后6-12小时不雅察到FTSE组织中的最大浓度(图5D)，而双氯芬酸则不明晰主峰是在取样后12小时内出现如故浓度仍在增多（图5E）。利多卡因的最大浓度在3小时后不雅察到(图5F)。
图5.使用阿昔洛韦(A、D)、双氯芬酸(B、E)和利多卡因(C、F)对FTSE(n = 3)进行渗入考验。通过OFM取样测定FTSE培养基(A-C)和FTSE组织(D-F)中的 API浓度。当将FTSE组织与离体皮肤进行比较时，在职何采样时候，来自FTSE组织的通盘OFM样本王人比来自离体皮肤的OFM样本具有更高的阿昔洛韦、双氯芬酸和利多卡因API浓度(图6A-C)。FTSE组织中的总API浓度(弧线底下积)也赫然高于离体皮肤(图6D)。
图6. 来自FTSE(n = 3，绿色)和离体皮肤(n = 4，红色)的OFM样品中(A)阿昔洛韦，(B)双氯芬酸和(C)利多卡因的API浓度。(D) FTSE(绿色)和离体皮肤(红色)中OFM样品中API总浓度的比较。酌量
准确测量ISF中的骨子参数不错匡助：(i)更好地限度培养进程，(ii)改善培养要求，最终(iii)斥地出更好的离体模子。在上述酌量中，咱们对这些参数进行了平直测量。
培养基中的pH值升高，可能是CO2从培养基窜改到周围空气中，导致碱化。比拟之下，FTSE样品中的pH值保合手相对剖释，可能归因于FTSE中活细胞的乳酸生成。极度是氧气和葡萄糖的供应赫然低于培养基样品所夸耀的水平。在离体皮肤样本中，莫得检测到葡萄糖，证据离体皮肤莫得簇新的养分物资供给，不错用血液再轮回缺失来解释。比拟之下，氧和葡萄糖水平在FTSE中不错保合手剖释24小时。在采样时候收尾时，FTSE中的乳酸水平大幅下落，这可能与乳酸传感器的聪惠度耗费联系。
渗入到皮肤模子不同皮肤层的药物量无法意象，是皮肤模子酌量中遭受的一个主要问题。通过使用OFM，咱们八成测量FTSE真皮中API的骨子浓度。咱们发现其API浓度赫然高于相应的细胞培养基。这标明，组织细胞涌现于比培养基测量浓度高得多的API中。表1中，FTSE的渗入畛域从慢速(阿昔洛韦)到中速(双氯芬酸)到快速(利多卡因)。关于离体皮肤，阿昔洛韦进展出比预期更好的渗入性，这可能是因为阿昔洛韦八成借助毛囊路线穿过角质层。
与离体皮肤样品比拟，FTSE中的API浓度更高，这标明FTSE的障蔽功能弱于离体皮肤。关于包含皮下组织的三层东说念主体皮肤模子，OFM技能八成在不同深度和档次进行多种物资的时空测量。OFM数据不仅不错匡助更好地贯串渗入速率，还能揭示物资在不同皮肤层中的停留时候或积蓄情况。连合具有与体内皮肤很是障蔽功能的先进皮肤模子，在异日OFM技能不错更准确地表征药代能源学。
要而论之，本酌量所惨酷的将OFM微灌流取样和微流控生物传感器贯串合，用于在线监测培养参数的先进才能，八成使咱们更准确表征体外表肤模子和离体皮肤。这有助于更好地限度体外培养，并斥地出更具生理特色的皮肤模子。此外，在渗入履行中监测FTSE真皮层和离体皮肤中的API，不错确定组织中细胞骨子涌现的物资浓度。这可能使皮肤模子中的药物渗入履行表征愈加准确，从而减少或幸免动物履行的使用。
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