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到底什么是类器官芯片

发布时间:2022-10-18 14:09      浏览量:1149

类器官芯片是一种微流体细胞培养装置,是医学、生物学、物理学等学科交叉的技术。它旨在重现组织和器官的结构和功能,为体外实验提供一个新的工具。近年来,各种器官芯片层出不穷,在组织发育、药物筛选、疾病建模等方面都显示出独特的优势。在肾脏领域,研究重点是用肾芯片模拟肾元的结构和功能,在此基础上建立肾脏疾病的体外模型,研究其发病机制;或者开发肾毒性模型,为新药开发提供新工具。

自2011年美国总统奥巴马宣布启动由NIH、FDA和国防部联合建立的人类芯片项目以来,人类芯片的研究在全球范围内掀起了热潮。就目前的研究水平而言,所谓人体芯片,更确切地说是芯片仿真人体器官系统(Organon-a-chip systems),又称为器官芯片(Organs-on-chips)。除了具有微流控技术的小型化、集成化和低消耗外,器官芯片技术还可以精确控制多个系统参数,如化学浓度梯度、流体剪切力、细胞图形培养组织-组织界面的构建等。它与器官相互作用,模拟人体器官的复杂结构、微环境和生理功能。

人体生理学研究是生命科学研究的重要组成部分。传统的二维细胞培养模型在人体病理生理学研究中取得了许多成果,但这些简单的模型不能反映人体组织器官复杂的生理功能。因此,研究人员经常用动物实验代替体外培养模型。但动物实验也有周期长、成本高的缺点,动物模型往往不能预测人体对各种药物的反应。提出器官芯片的概念是为了解决动物实验的许多不足,希望在芯片上建立更真实的生理模型,成为仿生、高效、节能的生理研究和药物开发工具。

Emulate

经过近年来的快速发展,研究人员已经实现了在微流控芯片上构建人体多种器官,如芯片肝、芯片肺、芯片肠、芯片肾、芯片血管、芯片心脏以及多器官芯片。此外,知名研究机构与制药公司的合作也将器官芯片推向了实用阶段。据悉,荷兰生物技术公司Mimetas开发了一种芯片肾脏,并与多家制药公司达成了应用合作协议,将其用于药物筛选。此外,强生公司还计划利用美国哈佛大学wyss生物工程研究所隶属 Emulate 公司的人体血栓仿真芯片系统进行药物试验,并利用肝脏芯片测试药物的肝毒性。

类器官芯片作为一项新技术,凭借其对组织器官的精确模拟和对实验参数的精确调节,已逐渐应用于许多医学领域。与肾脏领域的交叉为肾脏疾病的药代动力学研究和模型构建注入了新的动力。Emulate Bio所提供的开放灵活的器官芯片平台,它已应用于许多生物学领域,如开发或疾病模型构建、药物开发、免疫反应治疗、微生物感染等。相信随着科研人员的努力和新制造技术的发展,器官芯片越来越完善,促进了疾病个性化治疗和药物的开发和筛选。

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