研究简介
研究制备了一种新型的多孔核壳微球类器官模型（P-CS-AM），并研究了其在构建乳腺癌骨转移的三维生理相关模型中的应用。研究团队通过一步法制备了这种高度可定制的多孔核壳微球，并利用它们构建了一个模拟乳腺癌骨转移早期阶段的三维多微环境模型。这种模型能够精确控制化学组成、孔隙结构和细胞定位，为研究乳腺癌骨转移的潜在机制提供了新的工具，并有望推动未来临床前研究和药物筛选的发展。

 研究背景

乳腺癌骨转移的早期阶段涉及血管周微环境（PVM）和骨内膜微环境（EM）之间的相互作用。现有的模型无法准确复制体内条件下的组成复杂性和空间复杂性，限制了对潜在机制的深入研究。传统的二维体外模型和动物模型都存在局限性，因此需要开发先进的三维体外多微环境模型来更精确地研究这些机制。

 研究方法

研究者利用嵌套的两相系统乳液作为模板，开发了一种新型的核壳微球。这种微球以海藻酸钠（Alg）和Matrigel作为交联剂，模拟细胞基质的化学复杂性。通过调整微球的化学组成、孔隙结构和细胞精确定位，研究者成功地在微球核心重建了PVM，并在微球外壳重建了功能性的EM。

图 核壳微球制备方法

 研究内容

研究成功制备了P-CS-AM类器官微球模型，其具有清晰的核壳边界、均匀的多孔结构，可通过调整制备参数灵活控制核心体积比例和孔径大小。微球直径平均为3436±95微米，机械强度高，能承受约0.3N的力而不破裂，最大承载能力达0.56N。在释放实验中，微球对小分子和大分子的释放表现出差异性，小分子释放迅速，大分子释放较慢，有利于细胞代谢。在血管生成实验中，50微米孔径的微球促进血管生成效果最佳。CAFs与内皮细胞共培养实验显示，CAFs能增加血管密度并促进HUVEC连接。构建的单PVM模型中，实验组细胞增殖率高、死亡率低，且IL-6和VEGF分泌量高。单EM模型中，50微米孔径的支架最利于成骨细胞生长。多微环境模型PVM-EM中，与单PVM模型相比，VEGF和IL-6分泌显著增加，且PVM抑制了EM中成骨细胞的活性和骨形成过程。以上研究表明，P-CS-AM类器官微球模型表现出良好的分散性、可降解性、稳定性和生物相容性，基于P-CS-AM微球构建的乳腺癌早期骨转移模型有效模拟了细胞复杂微环境。P-CS-AM微球有望成为构建PVM-EM类器官微球模型的新方法，为疾病的临床前研究和药物筛选提供了有力工具。

图 多微环境模型的构建

文章来源：

Meiying Hong,Guanxiong Wang, Menghan Yang,et al.One-Step Fabrication of Highly Customizable PorousCore-Shell Microspheres for the Construction of a 3DPhysiologically Relevant Perivascular-EndostealMulti-Microenvironment Model of Breast Cancer BoneMetastasis.Advanced Functional Materials.06 Jan2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202419798

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