体外细胞药效评价-细胞模型
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项目简介
研究背景
随着生物医药、材料科学和转化医学的快速发展,体外细胞模型已成为药物筛选、活性物质评价及作用机制研究的核心工具。通过构建与体内生理病理过程高度相似的细胞模型,可模拟炎症反应、肠道屏障损伤、骨代谢异常及氧化应激损伤等多种病理状态,实现对药物 / 材料活性的高效筛选、机制解析及潜力评估。本项目涵盖的 Raw264.7 炎症模型、Caco-2 肠道屏障模型、成骨诱导模型和氧化应激损伤模型,均为当前生物医药研究中的关键模型,可针对性解决抗炎、肠道健康、骨修复及抗氧化领域的评价需求。
研究目的
开发 / 筛选具有抗炎、肠道屏障保护、成骨促进或抗氧化活性的药物 / 材料,为临床前研究提供候选物质。
解析药物 / 材料在炎症调控、肠道屏障修复、成骨分化及氧化应激缓解中的作用机制,明确关键靶点及通路。
建立标准化的细胞模型评价体系,提高药效评价的效率、准确性及可重复性。
为药物 / 材料的临床转化提供体外实验依据,推动从基础研究到应用开发的转化进程
承接类型
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项目 |
表征内容 |
表征方法 |
研究周期 |
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体外药效学验证
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Raw264.7细胞炎症模型毒性及活性评价 |
CCK8、活死染色 |
4-7d
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Caco-2 肠道屏障模型细胞活力及毒性评价 |
CCK8 |
3-5d |
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成骨诱导模型细胞增殖及毒性评价 |
CCK8、活死染色 |
4-14d |
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氧化应激损伤模型细胞活力及保护作用评价 |
CCK8、ROS 检测 |
4-7d |
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关键机制验证
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Raw264.7 模型炎症因子表达及信号通路分析 |
ELISA、PCR、WB、CLSM(NF-κB 核转移) |
14-21d
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Caco-2 模型肠道屏障完整性及转运功能评价 |
TEER 检测、免疫荧光(ZO-1/Occludin)、LC-MS/MS/HPLC |
25-35d |
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成骨诱导模型成骨分化及矿化能力评价 |
ALP 染色 / 定量、茜素红染色、免疫荧光(OPN)、WB/PCR检测(RUNX2、OCN、OPN 、COL1A1) |
30-40d |
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氧化应激模型抗氧化酶活性及氧化损伤修复评价 |
SOD/GSH-Px 检测、MDA 测定、WB(HO-1/Nrf2) |
7-14d
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结果展示
体外抗炎评价-Raw264.7细胞炎症模型
模型简介
Raw264.7 小鼠单核巨噬细胞炎症模型通过脂多糖(LPS)诱导构建,可模拟体内急性炎症反应,用于评价药物 / 材料的抗炎活性及机制。LPS 可激活巨噬细胞释放 TNF-α、IL-6、IL-1β 等促炎因子,升高 NO 水平,激活 NF-κB 信号通路,是筛选抗炎物质的经典模型。
实验方法
模型构建:对数期 Raw264.7 细胞接种于 96/12/6 孔板,贴壁后用不同浓度药物 / 材料预处理 2h,加入 1μg/mL LPS 诱导 24h,建立炎症模型。
细胞毒性检测:通过 CCK8 法检测药物 / 材料对细胞活力的影响,筛选无毒性浓度范围;CLSM 活死染色观察细胞形态及存活状态。
抗炎活性评价:收集细胞上清及沉淀,检测炎症因子水平及通路激活情况。
检测指标
细胞活力:CCK8 法检测 450nm 吸光度,计算细胞存活率。
活死细胞形态:CLSM 拍摄活细胞(绿色)与死细胞(红色)分布。
炎症因子:ELISA 检测上清中 NO、TNF-α、IL-6、IL-1β 含量;PCR/WB 检测细胞中炎症因子 mRNA 及蛋白表达。
信号通路:CLSM 观察 NF-κB p65 核转移情况,评估炎症信号激活程度。
预期结果参考
LPS 诱导组炎症因子(TNF-α、IL-6 等)水平显著升高,NF-κB 核转移明显;经有效药物 / 材料处理后,炎症因子表达下调,NF-κB 核转移受抑制,且无明显细胞毒性。
图1 CCK8检测样本毒性结果
图3CLSM检测-NF-κB核转移结果
体外肠道屏障修复及转运评价-Caco-2肠道屏障模型
模型简介
Caco-2 人结直肠癌细胞经 21 天培养可形成单层上皮细胞屏障,模拟小肠黏膜屏障结构,其紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin)表达及跨上皮电阻(TEER)可反映屏障完整性,用于评价药物 / 材料对肠道屏障的保护作用及转运特性。
实验方法
模型构建:对数期 Caco-2 细胞接种于 Transwell 小室,连续培养 21 天,期间检测 TEER 值(≥500Ω・cm²)验证屏障形成。
细胞毒性检测:CCK8 法检测药物 / 材料对 Caco-2 细胞活力的影响,确定安全浓度。
屏障功能评价:药物 / 材料处理后,检测 TEER 值变化;通过免疫荧光观察紧密连接蛋白分布;采用 LC-MS/MS 或 HPLC 分析药物跨屏障转运效率。
检测指标
细胞活力:CCK8 法检测不同时间点(2h、8h、24h、48h)细胞存活率。
屏障完整性:TEER 值监测屏障功能;CLSM 观察 ZO-1、Occludin 蛋白的表达与分布。
转运功能:LC-MS/MS 或 HPLC 检测药物从顶端(AP)到底外侧(BL)的转运量,计算表观渗透系数(Papp)。
酶活性:XOD 抑制活性测定(可选,评估抗氧化相关功能)。
预期结果参考
正常模型组 TEER 值稳定,紧密连接蛋白连续分布;损伤模型组 TEER 下降、蛋白分布紊乱;有效药物 / 材料处理后,TEER 回升,蛋白结构恢复,转运效率符合预期。
图1 Caco-2细胞模型白光拍照结果
图2 Caco-2细胞模型ALP检测结果
图3 Caco-2细胞模型电阻值检测结果
体外成骨诱导评价-成骨诱导模型
模型简介
采用骨髓间充质干细胞(BMSC)或小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3E1),经成骨诱导培养基诱导分化,模拟骨形成过程,通过成骨标志物表达及矿化结节形成评价药物 / 材料的成骨促进活性。
实验方法
模型构建:BMSC/MC3T3E1 细胞接种于培养板或材料表面,加入成骨诱导培养基(含抗坏血酸、β- 甘油磷酸钠)培养 14-21 天,诱导成骨分化。
细胞相容性评价:CCK8 法检测细胞增殖能力;CLSM 活死染色及骨架染色观察细胞黏附与存活状态。
成骨分化评价:分阶段检测成骨早期(ALP)、中期(矿化)及分子水平标志物。
检测指标
细胞增殖与存活:CCK8 法检测 1、4、7 天细胞活力;CLSM 活死染色及骨架染色观察细胞形态。
早期成骨分化:ALP 染色观察酶活性分布,ALP 定量检测酶活力(7、14 天)。
晚期矿化能力:茜素红染色观察矿化结节(14、21 天),定量分析矿化程度。
分子机制:免疫荧光检测 OPN 表达;WB/PCR 检测成骨相关基因(RUNX2、OCN、OPN 、COL1A1)的蛋白及 mRNA 表达。
预期结果参考
成骨诱导组 ALP 活性升高、矿化结节增多,RUNX2 等基因表达上调;药物 / 材料处理组较诱导组指标进一步增强,表明成骨促进作用显著。
图1 CCK8检测样本毒性结果
图2 CLSM活死染色检测样本毒性结果
图3 ALP染色及定量检测结果
图4 茜素红染色及定量检测结果
图5 CLSM(OPN/DAPI)染色检测结果
体外抗氧化应激损伤评价-氧化应激损伤模型
模型简介
采用 H₂O₂、叔丁基过氧化氢(t-BHP)等诱导剂构建细胞氧化应激模型,模拟体内活性氧(ROS)过量导致的细胞损伤,通过抗氧化指标及损伤标志物评价药物 / 材料的抗氧化保护作用。
实验方法
模型构建:对数期细胞(如肝细胞、成纤维细胞等)接种后,用 H₂O₂(100-500μM)处理 2-24h,建立氧化应激损伤模型;药物 / 材料预处理后评估保护效果。
细胞毒性与存活:CCK8 法检测细胞活力,筛选损伤浓度及药物安全浓度;CLSM 活死染色观察细胞状态。
氧化应激评价:检测 ROS 水平、抗氧化酶活性及氧化损伤标志物。
检测指标
细胞活力:CCK8 法计算损伤后细胞存活率。
ROS 水平:DCFH-DA 荧光探针染色,CLSM 或流式细胞术检测荧光强度。
抗氧化酶活性:比色法检测 SOD(超氧化物歧化酶)、GSH-Px(谷胱甘肽过氧化物酶)活性。
氧化损伤标志物:检测 MDA(丙二醛)含量,反映脂质过氧化程度。
分子机制:WB/PCR 检测抗氧化通路相关蛋白(HO-1、Nrf2)的表达。
预期结果参考
氧化损伤组 ROS 水平升高、SOD/GSH-Px 活性下降、MDA 含量增加;药物 / 材料处理后,ROS 降低,抗氧化酶活性回升,MDA 减少,HO-1/Nrf2 通路激活。
图2 CCK8检测治疗剂量筛选结果
图3 流式检测ROS
图4 流式检测细胞凋亡
图5 共聚焦检测细胞活死
图6 试剂盒检测抗氧化指标
● 热点材料
料纳米酶复合材料、肽类衍生物、天然植物提取物、功能性水凝胶、生物活性支架
● 适用样品范围
小分子药物、天然产物提取物、生物材料浸提液、肽类 / 蛋白类药物、纳米颗粒、抗炎 / 抗氧化制剂、骨修复材料、肠道黏膜保护剂
常见问题







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