器官芯片模型的定制开发服务

在临床试验前，对药物的作用进行综合预测是新药筛选和发现的核心过程。由于2D细胞培养和动物模型的可预测性有限，药物发现的成本正在稳步上升。今天，基于微流控培养的体外器官芯片模型，为新药筛选的常规临床前模型提供了可用的替代方法。器官芯片装置可以在体外复制人活体细胞生理学的关键特征，对于理解药物作用、测试临床前药物的不良作用和临床功效至关重要。

器官芯片技术源于组织工程学和微流控技术的融合，可以在体外更准确地再现体内组织或器官的生理结构及功能，并有望为药物开发和个性化疾病治疗提供可靠的解决方案。作为提供器官芯片定制业务的企业之一，安必奇生物时刻关注芯片模型在研究、开发、应用和市场等方面的发展，通过构建一站式的器官芯片微流控培养技术平台，为组织发育和病理生理学研究提供新方法。

微流控技术的发展

近年来，微米级和纳米级制造技术的不断进步，对各个科学领域都产生了重大影响。其中一种微级别的方法，也就是所谓的“微流体技术”，迅速发展成为一种强大的工具，广泛应用于生物及医学工程及生物医学工程的研究。这项技术在生物样品处理、细胞的分析物传感分析、组织工程、分子诊断和药物筛选等方面都产生了变革性的影响。除了这些功能之外，微流体技术还展示了模拟不同组织器官的能力，能够有力解决动物测试模型的复杂性、有限性、成本高、周期长等局限问题。基于微流体技术的3D芯片具有很大的潜力容纳细胞或组织，可以创建生理相关环境，填补普遍使用的体外动物模型与基于临床试验的体内模型之间的鸿沟。

 图1. 不同的器官芯片的生产过程在原则上是相同的。(Sosa-Hernández, 2018)

器官芯片（Organs-On-Chips）定制开发服务

流体物理学与3D细胞区室化的结合，实现了在芯片上构建组织器官的设想。微流体芯片已经被证明是用于体外细胞培养的有力手段，基于微流体技术的器官芯片因为可以模仿人体器官的复杂结构和功能，受到了诸多关注。这种微流体设备能在受控的微环境中建立活体工程化的器官亚结构，再现器官动力学的一个或多个方面，实时监控体内细胞的功能和生理反应。

一直以来，安必奇生物都致力于不同器官芯片的研究和开发应用，包括在生理模型的建立、新药物的研发以及病理毒理检测方面等等。我们拥有完整的芯片生产平台，能够提供定制的模型开发服务，并帮助客户根据项目的需求或是不同的应用目的，构建符合要求的生理模型。来自我们团队的器官芯片模型，能够产生流体剪切应力、机械应力、生化浓度梯度和各种理化刺激，实现在体外准确模仿人体器官的主要功能。

定制开发

 图2. 器官芯片模型的价值链概况。(Mastrangeli, 2019)

器官芯片工程的目的是将生物器官或组织的功能再现为现实模型。细胞在室内和通道内生长，以产生完整的组织或器官来模仿其真实的生物学及生理学的结构和功能。要获得完整的功能，需要考虑器官或组织正常作用的特定条件，例如压力、流速、pH、渗透压、营养成分、毒素的存在等等。今天，安必奇生物已经在心血管、呼吸、神经、消化、内分泌和外皮系统体外模型等领域的研究中获得了成效，我们还可以通过个性化的定制服务，实现客户对特定器官芯片的需求及改造。

安必奇生物的个性化定制能够反映个体的生理情况，例如通过构建包括血液样本、主要人体组织和诱导多能干细胞衍生的细胞，以及通过基于个人健康数据的微环境，调整细胞培养的关键理化参数。这种系统的个性化性质，结合生理学的读数，为针对个人的药物功效和毒性评估，以及疾病预防和治疗的个性化策略提供了新的思路。同时，我们的技术人员也擅长多器官芯片模型的定制，此类模型则允许更加复杂的系统和动态集成细胞培养参数的组合。

应用开发

 图3. 个性化的器官芯片能够模拟特定个体的重要特征。(Van, 2019)

器官芯片是具有受控动态条件的微流细胞培养系统，可以直接模拟人体组织的物理化学微环境。因此，这些芯片能够表现出其它简单的体外细胞模型不具备的组织和器官水平的功能。基于其生理学上相关的读数，器官芯片越来越多地用于临床前药物测试以及生物医学等诸多领域。除了以上应用，科研人员也越来越意识到器官芯片能够模拟特定患者的受控身体表征，用以在临床实验中设计治疗或预防疾病的策略。

芯片模型反映了遗传学、生理学和特定个体的生物特征参数，安必奇生物可以基于这些生物特征数据的人特异性细胞、组织样本及培养参数的受控整合，推动个性化器官芯片快速发展。基于膜系统可与任何细胞类型兼容，我们的技术平台适合诸多类型器官芯片模型的应用开发。考虑体内细胞（肺，皮肤，肠道，毛细血管）经历的气/液和液/液界面都可以实现在体外复制，我们的应用款定制芯片，包括但不限于：

平台特点及优势

1. 个性化开发：安必奇生物可以根据客户的需求或是项目的应用领域，定制相关的单器官或多器官芯片模型；
2. 密封性可逆：在芯片组装之前，细胞可以很容易地在膜的两侧分布。并且，我们在实验结束时可以取回样品并执行高分辨率成像；
3. 流速可调节：安必奇生物的智能算法能不断适应细胞的培养变化，在整个实验过程中保持微流体流速的恒定；
4. 仿生机械刺激：基于芯片的准确性，安必奇生物可以将剪切应力控制在细胞上。客户通过调节软件中可访问的正弦压力变化，在给定的频率下以所需的幅度拉伸细胞膜，帮助再现体内蠕动、呼吸、心率、血压等情况。

器官芯片工程专注于再现目标器官的小单元基本功能，它能通过控制细胞、细胞外基质和微环境因素，阐明细胞内相关的生理及病理机制。作为器官芯片开发领域的技术服务公司，安必奇生物专注于解决利用器官芯片技术重现器官功能（如，组织屏障特性、实质组织功能和多器官相互作用等），并积极面对在建模材料、细胞保真度、传感、多路复用、可扩展性和验证器官芯片设备中遇到的各种挑战。

同时，安必奇生物的器官芯片模型平台专注于对细胞天然环境的主要生物化学和生物物理特征进行建模，以诱导其作为功能组织的生长和分化。我们综合的定制服务，覆盖了芯片模型气液界面、流动剪切应力、机械刺激、生化梯度等多个方面，能优化3D细胞共培养的体外模型结构及功能。如果您想了解更多关于器官芯片的定制开发服务，可以通过热线电话或是E-mail ()与我们联系，安必奇生物的技术人员将在24小时内回复您的各项问题及要求。

参考文献:

1. Sosa-Hernández,  J.E.; et al.  Organs-on-a-chip module: a review from the development and applications  perspective. Micromachines  (Basel). 2018, 9(10).
2. Mastrangeli, M.; et al. Organ-on-chip  in development: towards a roadmap for organs-on-chip. ALTEX. 2019, 36(4):6 50-668.
3. Van den berg, A.; et al. Personalized  organs-on-chips: functional testing for precision medicine. Lab Chip. 2019, 19(2):  198-205.

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