关于构建可扩展、集成化、多细胞体外呼吸道模型的视角：采用“管状倒置呼吸道”技术

《Bio-Design and Manufacturing》：A perspective towards building scalable, integrated, multicellular in vitro airway models with inverted airway-on-a-tube

气道是人体呼吸系统的关键组成部分，其结构和功能都非常复杂。它由多种类型的上皮细胞组成，这些细胞与血管内皮细胞共同协作，构成了气道与血液之间的屏障。此外，气道还包含多种起支撑与调控作用的间质细胞，这些细胞存在于细胞外基质（ECM）形成的三维环境中。尽管呼吸系统疾病在全球范围内给人类健康造成巨大负担，但由于缺乏能够真实模拟人体气道结构和功能的体外实验模型，科学家在研究肺部疾病的发生机制及开发更有效的治疗方法方面仍面临诸多挑战。这使得构建更具生理相关性的体外气道模型成为生物工程与生物医学研究领域亟待解决的问题。近年来，随着生物制造与生物构建技术的快速发展，这一目标逐渐成为可能。在此背景下，我们基于已有研究提出一种新的理论性模型概念，称为“倒置气道-管道模型（inverted airway-on-a-tube）”。该模型采用类似管道的结构，由增强支撑的水凝胶材料构成，其内部中空部分可用于模拟血管中血流条件下的内皮细胞生长，外表面则可用于培养气道上皮细胞，使其在类似真实呼吸环境的气-液界面条件下分化成熟，并便于进行气溶胶暴露实验。同时，该结构还允许加入成纤维细胞等其他间质细胞，从而更全面地再现真实气道的微环境。总体而言，这种“倒置气道-管道模型”为构建可扩展、可集成且更接近人体真实状态的体外气道系统提供了一种新思路，有望为呼吸系统疾病的基础研究与药物开发带来新的工具和机遇。

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