人体器官芯片的医学研究应用

人体器官芯片的医学研究应用

方寸之间的小小芯片上，能培养出跳动的“心脏”、呼吸的“肺”、流动的“血管”……人体器官芯片正成为生物医学研究中的热门新工具。这些人体器官芯片，可部分代替动物和临床试验。基于这一技术，科学家们还有更远大的理想：使用数字化手段再现生命和疾病过程，从而实现精准医疗。近日，记者探访东南大学生物电子学国家重点实验室，走近神秘的人体器官芯片和“数字克隆人”。

“人体器官芯片是建立在组织工程和微流控芯片等技术上的，结构看起来很简单。”在东南大学四牌楼校区，生物科学与医学工程学院院长顾忠泽，从实验室里拿出一张宽约2厘米、长约5厘米的透明芯片，上有通道、薄膜和导管。“是不是有点像透明的集成电路？不过，它的管道里流的不是电子，而是液体。”

据介绍，人体器官芯片就是在人体外模拟出人体内部环境——可以是某一组织、某一器官，甚至是多个器官的组合。那么，怎样将人体组织器官“种”在芯片上呢？“简单来说，就是在微流控芯片中搭建一个目标组织或器官的三维模型，通过细胞培养构建出具有三维结构的微型组织和器官。”顾忠泽说。由于培养的组织器官和实现的功能不一样，各类芯片都需要单独设计。

比如，构建心脏芯片时需要模拟心肌组织的跳动，而构建肺芯片时则需要模拟肺泡中的气体交换。目前构建的心脏芯片可以实现连续80天以上的跳动。此外，还有脑芯片、肝芯片、肾芯片、肿瘤芯片、血管芯片、皮肤芯片……科学家正尝试在小小的芯片上“种”出一个个人体组织器官。

“现在，东南大学已经研发出多种器官芯片，在此基础上，我们还将研发多器官集成的芯片系统。”顾忠泽介绍，该芯片系统就像是一个由多个人体器官或组织构成的集成电路，培养液贯穿各个组织器官，从而形成一个小小的“芯片上的人”。而之前有消息称，麻省理工的科学家已将十种人体器官微型模型连接在一起，虽然该系统仅存活了四周，却让科学家测试到常见止痛药对多个器官的影响。