人工肺泡环境下大气可吸入颗粒物与细胞之间相互作用研究

This project is based on Microfluidic Chip technology to build an artificial alveolar model for investigation of the interactions between the alveolar cells and atmospheric inhalable particles, study the mechanisms of particle induced epithelial cell inflammation and epithelial mesenchymal transformation. The research mainly includes to build an artificial alveolar environment with some physiological features, such as strechable, gas-liquid interface, and gas-blood barrier; live cell Imaging observation of the particles passing through a gas-blood barrier formed by lung epithelial cell and vascular endothelial cell; discover the relationship among the particles, inflammation reaction, and epithelial mesenchymal transformation; providing the evidences of atmospheric inhalation particles caused damage to alveolar cell, to strengthen the governance determination to control atmosphere pollution.

本项目基于微流控芯片技术构建人工肺泡模型，考察大气可吸入颗粒物与肺泡细胞之间的相互作用，探讨颗粒物引起的炎症反应和上皮细胞间充质转化机制。研究内容包括制备具有伸缩作用、气-液界面、气-血屏障等生理特征的人工肺泡环境；活细胞成像观测颗粒物穿越由肺上皮细胞和血管内皮细胞共培养形成的气血屏障；揭示颗粒物引起的炎症反应和上皮间充质转化分子机制；提供大气可吸入颗粒物损害肺泡的科学依据，以加强治理大气污染的决心。

本项目是针对前几年我国大中城市广泛存在严重雾霾天气，开展的大气可吸入颗粒物对人体呼吸系统毒性作用机制的研究，目的是认识颗粒物对人体肺部产生危害的主要分子机制，加强政府和社会根治严重雾霾天气的决心。主要研究内容和成果有：成功开发微流控气动细胞拉伸装置及细胞气-液界面的生长环境模型，能够近似模拟人体内肺泡气-血屏障环境；研究结果证明高强度拉伸造成细胞损伤存在铁死亡途径，为临床上针对高通气量呼吸机引起的肺损伤治疗提供新的依据，为当前新冠肺炎大流行中的使用呼吸机进行危急重症患者救治避免采用高通气引起的肺损伤提供参考；发现机械拉伸作用可以明显缓解大气颗粒物引起的静态细胞间充质转化的标志物，可以提供与人体生理条件更接近的体外细胞实验结果，有助于搞清楚与肺纤维化相关疾病的病理机制，为相关肺病的治疗和药物开发提供理论依据。