目前,对于体外药物筛选多采用二维细胞培养体系进行试验,但在二维培养体系下,细胞的形态、分化、细胞与基质间的相互作用以及细胞与细胞间的相互作用与体内生理条件下细胞的行为存在明显差异,从而导致二维培养细胞对药物的反应与体内测试结果相差甚远。近年来发展起来的组织工程技术和细胞三维培养模型,由于更接近体内的真实情况而备受青睐。本研究通过不同三维培养方式得到不同大小的细胞球体,旨在建立一种新的体外肝癌模型。一方面能较好地维持肝癌细胞的增殖、活性和肝特异性功能；另一方面能使肝癌细胞的药物代谢酶的活力维持在较高水平,可用于药物代谢和毒性研究,且相较于单层培养,该体外模型研究结果更接近体内的真实情况。静电纺超细纳米纤维支架能够高度模拟细胞外基质的形态结构,有利于细胞的粘附、迁移、聚集、生长和增殖,目前已广泛用作细胞三维培养的支架。本论文通过静电纺丝结合冰冻切片技术,制备出不同长度的PSMA短纤维。通过不同比例的PS和PSMA混纺,制备出具有不同表面酸酐基团数量的短纤维,获得含不同半乳糖接枝量的改性短纤维支架。比较了肝癌细胞HepG2与不同长度和不同半乳糖接枝密度短纤维混合三维培养的增殖活性和功能表达情况(白蛋白、尿素),结果表明,培养7天时,肝癌细胞在长度为50μm、半乳糖接枝量约为200 nmol/mg的改性短纤维支架上,肝癌细胞的功能保持最好。HepG2与该短纤维混合三维培养,形成细胞球体,培养7天时,细胞球体形貌良好,球体大小分布均匀,直径约为150μm左右,细胞与短纤维相互粘附明显,且细胞保持增殖存活状态。采用不同培养方式分别制备了直径约为150 μm和直径在250-300μm之间的HepG2细胞球体,考察了不同大小细胞球体中细胞的凋亡、坏死情况,E-钙粘蛋白和纤连蛋白表达情况,结果表明直径在250-300μm的细胞球体能更好地模拟体内肿瘤的特征。采用溶剂挥发法制备了载药胶束,测得胶束的平均粒径为112 nm。研究了喜树碱(CPT)和载药胶束对细胞球体的细胞毒性,结果表明三维培养中,药物对细胞的半数抑制浓度(IC50值)约为二维培养的3-10倍,不同大小细胞球体中药物对细胞的IC50值相差较大。与自由药物相比,载药胶束抑制肿瘤生长效果更佳。从药物在细胞球体中的渗透情况来看,药物在小球体中近乎完全渗透,而在大球体中,药物未完全渗透；自由药物与载药胶束相比,自由药物渗透的更快,细胞球体中的药物量越多。考察不同大小细胞球体中,肝癌细胞药物代谢酶活性、对模型药物的代谢和模型药物的肝毒性作用,进一步与体内数据比较,结果显示肝癌细胞球体特别是直径约为150μm左右的细胞球体,预测的药物清除率和肝毒性更接近于体内真实情况,研究表明该三维细胞球体可用作体外药物筛选模型。