中空纤维生物反应器是检查特定药物剂量对细胞影响的卓越工具

抗生素耐药性的出现对全球健康构成了明显的威胁。抗生素药物效应可能既取决于时间和浓度，静态模型也无法提供有关最有效剂量曲线的数据，也无法揭示随着时间的推移出现耐药性。在可以模拟人类生物利用度和药物动力学的体外模型中，还没有有效的工具来检测抗生素的时间和浓度的影响。病原菌耐药菌株的出现要求为抗生素研究提供新工具。

FiberCell中空纤维双室模型为您提供了优于单室模型、静态模型和动物模型的优势。下图显示了中空纤维双室模型。测试生物体保留在中空纤维柱中。中央储液罐不断地再循环培养液。将药物添加到中央储液器中，并通过向中央储液器中添加稀释剂来控制消除动力学。中央储液罐中的体积保持恒定。

目前用于确定抗生素疗效的测定也无法检查产生耐药性的可能性，因为抗生素耐药性会随着时间的推移而发展。精确模拟人类 pk/pd 的动态模型控制药物浓度随时间的变化，将弥合静态分析、动物模型和临床试验之间的差距。还需要一种时间相关的测定，能够检查抗生素药代动力学对足够大的生物种群的影响，以揭示耐药性的出现。

两室模型的设计与单室模型非常相似，只是要测试的生物体被限制在 ECS 内，通过半透膜与中央储层物理隔开。中央储液器中的药物浓度与含有生物体的 ECS 中的培养基迅速平衡。中央储液器的体积可以调节，以允许药物浓度的快速变化。中空纤维滤芯具有极高的表面积体积比，超过 150 cm²每毫升体积，可在 ECS 内提供药物的快速均匀分布。市面上有几种不同类型的中空纤维聚合物，可以与不同化学成分的药物兼容。

中空纤维盒的横截面。测试生物体保留在纤维外的小体积中，而培养液和药物则通过纤维内部循环。药物等小分子可以与营养物质和废物一起自由穿过纤维，而细菌和细胞则无法穿过纤维。

中空纤维与单室模型相比的优势

• 细菌载量保持不变
• 生物危害性得到安全控制
• 吸收和消除曲线都可以建模
• 可以对快速半衰期进行建模

中空纤维与静态模型相比的优势

• 目标细菌在非常小的体积内，因此药物可以在隔室内快速平衡
• 可以轻松采集代表性样本，而不会显著影响细菌种群
• 耐药性、高致病性和高度生物危害性生物被安全地封闭在密封环境中
• 一次实验可检测大量生物体
• 被测药物的吸收和消除动力学都可以精确和独立地控制
• 还可以控制多种药物的动力学，因此可以很容易地检查药物/药物相互作用和联合疗法

中空纤维与动物模型的优势

• 可以测试高细菌和病毒载量，导致耐药性的剂量曲线更有可能被揭示出来
• 吸收、排泄和代谢特征可以更紧密地根据人类半衰期进行建模
• 可以对极端剂量进行建模
• 可以轻松控制和测试联合疗法
• 更便宜
• 针对病原体的封闭式生物安全系统
• 更容易用同一药物检测多种病原体
• 每个实验的 N 值更大（串联的柱）
• 可以检测细菌、病毒、癌症和寄生虫
• 可以更精确地控制剂量和代谢概况

如果您需要同时测试两种药物的影响，可以使用 FiberCell 2 药物 HFBR 模型。

参考文献

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