心臟是人體中一個復雜而重要的器官，具有心臟毒性的藥物如烏頭堿等嚴重制約了其臨床應用，建立合適的三維（3D）體外心臟模型有助于探究烏頭堿的心臟毒性機制，指導臨床安全用藥。

通過液滴微流控技術(shù)制備的多隔室心臟顆粒模型具有低成本、高靈活性和高通量的特點，是應用于藥物心臟毒性機制研究的理想模型。

近日，清華大學林金明教授帶領(lǐng)研究團隊與成都中醫(yī)藥大學張藝教授團隊合作，制備了一種具有操作簡便、無標記檢測和可控性強等特點的六隔室心臟顆粒，并通過液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS）檢測了烏頭堿心臟毒性反應下的細胞代謝物，以及利用分子生物學技術(shù)評估了烏頭堿刺激后心臟毒性相關(guān)指標的表達，最后總結(jié)了烏頭堿的心臟毒性機制。

該工作設(shè)計的微流控裝置制備了由HL-1和HUVEC細胞3D共培養(yǎng)的六隔室心臟顆粒模型，該模型用磁顆粒定位，在不需要標記的情況下能夠清楚地觀察到每個隔室的細胞狀態(tài)。此外，研究人員通過LC-MS和分子生物學技術(shù)發(fā)現(xiàn)烏頭堿能夠破壞細胞膜結(jié)構(gòu)引起乳酸脫氫酶（LDH）外滲和Ca2?超載，從而抑制三羧酸（TCA）循環(huán)，導致能量代謝紊亂和氧化損傷，最終引發(fā)心肌細胞凋亡。

這些結(jié)果提供了一種新型的體外心臟模型以及藥物的安全研究策略。該成果以“Evaluation of aconitine cardiotoxicity with aheart-on-a-particle prepared by a microfluidic device”為題，發(fā)表在英國皇家化學會期刊ChemicalCommunications上，并入選為hot article。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1039/D4CC00396A