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中药治疗作为癌症治疗的辅助治疗之一，适用癌症治疗范围广，能防止转移复发、提高放化疗疗效、减轻化疗副作用、改善机体功能、延长生命提高生存质量且对人体无明显副作用。中药栀子苷(Geniposide，GEN)，又称京尼平苷，是从栀子的果实中提取的环烯醚萜类生物活性物质，具有广泛的药理学应用价值。近年来，由于栀子苷表现出抗肿瘤作用而引起了关注。药物筛选主要通过体外和体内两种途径来研究其药效，体外研究包括2D培养和3D培养，3D培养构建的肿瘤模型能够模拟肿瘤在体内生长的微环境，从而大大提高了药物筛选的准确性。
本研究旨在探讨GEN是否能抑制人乳腺癌细胞(MCF-7)的增殖以及促进其凋亡，分别在2D培养和3D培养条件下对GEN的抗肿瘤作用进行了评估。通过3D打印机以热助挤出法打印了壳聚糖/明胶(质量比为1：8)生物复合支架，基于此支架来构建3D体外肿瘤模型从而模拟MCF-7生长的体内微环境。生物墨水的特性对于构建生物组织起关键性作用，应同时满足生物材料性能和生物学特性。壳聚糖(Chitosan，Cs)和明胶(Gelatin，Gel)作为天然的聚合物具有无毒、可降解性、生物相容性以及可打印性，因此常被用来制备生物墨水。
本研究首先考察了2D培养环境下，不同浓度的GEN溶液对MCF-7细胞的抑制作用，通过CCK-8实验测定了GEN作用细胞24h、48h、72h时的半抑制浓度(IC50)值分别为16.28、15.10、13.33mg/mL。通过测定的IC50值确定了2D层面研究所用的GEN浓度，进一步地通过CCK-8法定量考察了不同浓度的GEN溶液在24h、48h、72h时对MCF-7细胞的抑制率，结果表明GEN对细胞的抑制具有浓度、时间依赖性，Live/Dead染色结果与CCK-8实验结果保持一致。苏木精-伊红染色、扫描电镜观察以及AO/EB染色结果表明，在GEN的作用下MCF-7细胞体积收缩减小、细胞核染色加深、细胞表面变光滑、细胞破裂，并伴随着凋亡小体的产生，呈现出典型的凋亡特征。
为了进一步考察GEN对3D体外肿瘤模型的抑制作用，首先通过3D打印技术构建了Cs/Gel生物复合支架，经冷冻干燥成型的支架大小为8mm×8mm×2mm。支架上有大小不一的孔，大孔孔径为456±53μm，内部孔径大小为90~140μm，且呈现出网状的多孔疏松结构，有利于营养物质的传递以及细胞代谢产物的排出，并且提高了支架的机械性能。对支架的吸水率、孔隙率、接触角、力学性能检测，表明支架具有良好的物理性能。同时，支架具有良好的生物相容性，为3D肿瘤模型的构建提供了支撑。基于此支架构建了3D体外肿瘤模型，并考察了GEN对于MCF-7肿瘤模型的抑制作用，结果表明GEN对肿瘤模型的抑制同样具有浓度和时间依赖性，但是与2D培养环境下相比， MCF-7细胞对GEN有更强的耐受性。同时考察了GEN对3D模型中细胞形态的影响，结果表明在GEN的作用在细胞由正常的圆球状变为多角状，表现出典型的凋亡形态。
综上所述，本研究制备的Cs/Gel生物复合支架具有良好的物理性能和生物相容性，为体外3D肿瘤模型的构建提供了重要支撑。基于2D和3D体外肿瘤模型的研究结果表明，GEN对MCF-7的抑制作用呈浓度、时间依赖性，并且GEN在抑制MCF-7肿瘤细胞增殖的同时诱导其凋亡。本研究为GEN抗肿瘤作用提供了一定的实验依据，对抗肿瘤药物的筛选有参考价值。
本研究旨在探讨GEN是否能抑制人乳腺癌细胞(MCF-7)的增殖以及促进其凋亡，分别在2D培养和3D培养条件下对GEN的抗肿瘤作用进行了评估。通过3D打印机以热助挤出法打印了壳聚糖/明胶(质量比为1：8)生物复合支架，基于此支架来构建3D体外肿瘤模型从而模拟MCF-7生长的体内微环境。生物墨水的特性对于构建生物组织起关键性作用，应同时满足生物材料性能和生物学特性。壳聚糖(Chitosan，Cs)和明胶(Gelatin，Gel)作为天然的聚合物具有无毒、可降解性、生物相容性以及可打印性，因此常被用来制备生物墨水。
本研究首先考察了2D培养环境下，不同浓度的GEN溶液对MCF-7细胞的抑制作用，通过CCK-8实验测定了GEN作用细胞24h、48h、72h时的半抑制浓度(IC50)值分别为16.28、15.10、13.33mg/mL。通过测定的IC50值确定了2D层面研究所用的GEN浓度，进一步地通过CCK-8法定量考察了不同浓度的GEN溶液在24h、48h、72h时对MCF-7细胞的抑制率，结果表明GEN对细胞的抑制具有浓度、时间依赖性，Live/Dead染色结果与CCK-8实验结果保持一致。苏木精-伊红染色、扫描电镜观察以及AO/EB染色结果表明，在GEN的作用下MCF-7细胞体积收缩减小、细胞核染色加深、细胞表面变光滑、细胞破裂，并伴随着凋亡小体的产生，呈现出典型的凋亡特征。
为了进一步考察GEN对3D体外肿瘤模型的抑制作用，首先通过3D打印技术构建了Cs/Gel生物复合支架，经冷冻干燥成型的支架大小为8mm×8mm×2mm。支架上有大小不一的孔，大孔孔径为456±53μm，内部孔径大小为90~140μm，且呈现出网状的多孔疏松结构，有利于营养物质的传递以及细胞代谢产物的排出，并且提高了支架的机械性能。对支架的吸水率、孔隙率、接触角、力学性能检测，表明支架具有良好的物理性能。同时，支架具有良好的生物相容性，为3D肿瘤模型的构建提供了支撑。基于此支架构建了3D体外肿瘤模型，并考察了GEN对于MCF-7肿瘤模型的抑制作用，结果表明GEN对肿瘤模型的抑制同样具有浓度和时间依赖性，但是与2D培养环境下相比， MCF-7细胞对GEN有更强的耐受性。同时考察了GEN对3D模型中细胞形态的影响，结果表明在GEN的作用在细胞由正常的圆球状变为多角状，表现出典型的凋亡形态。
综上所述，本研究制备的Cs/Gel生物复合支架具有良好的物理性能和生物相容性，为体外3D肿瘤模型的构建提供了重要支撑。基于2D和3D体外肿瘤模型的研究结果表明，GEN对MCF-7的抑制作用呈浓度、时间依赖性，并且GEN在抑制MCF-7肿瘤细胞增殖的同时诱导其凋亡。本研究为GEN抗肿瘤作用提供了一定的实验依据，对抗肿瘤药物的筛选有参考价值。