基于微流体技术的器官芯片作为一种在体外模拟人类疾病的替代方法，能够加速新药的开发和先进的个性化医学的发展。作为生物制品及相关的技术服务公司，安必奇生物可以提供各种器官芯片开发服务，尤其是单器官芯片模型的开发，诸如肝芯片、肾芯片，肠道芯片、血管芯片等等。我们完善的设备和经验丰富的技术人员，可以帮助客户推进药物开发、药理毒理检测、食品安全性、化学物质试验等领域的研究进展。
在临床研究中，传统的动物模型通常不能够准确地模拟人类病理或生理环境，无法反应人体内的真实数据。器官芯片凭借能够容纳和组合构成人体器官的不同细胞和组织的能力，提供了一个用于研究分子和细胞规模活动（这些活动是模拟人体器官功能和人类特定疾病状态的基础）的理想微环境。
目前科学家们已经采用计算机微芯片制造方法来设计微流控培养设备，这些设备涵盖了包含肺、肠、肾、皮肤、骨髓和血脑屏障在内的人体各种器官的微结构和功能。微型设备也就是我们所说的“器官芯片”，每个器官芯片由透明的柔性聚合物组成，其大小与计算机存储棒的大小相同。聚合物中包含空心的微流体通道，通道内附着着活的人体器官特异性细胞，可以通过施加机械力来模拟活体器官的微环境。器官芯片本质上相当于完整活器官主要功能单元的三维横截面。而且，由于芯片设备本身是半透明的，可以为器官相关环境中的人类细胞的内部工作情况提供一个观察窗口。
图1. 微流控技术构建芯片体的图例。(Mattes, Caplin)
一直以来，安必奇生物都重视器官芯片技术的发展和应用，并且关注当前的行业和政策举措，以加速对器官芯片模型的进一步研究及其在药物开发过程中的潜在使用。目前，我们提供基于器官芯片的开发服务，以满足不同项目中对体外模型的需求。我们在单器官芯片模型的构建项目上拥有丰富的经验，可以帮助客户通过微加工技术，实现在微流控芯片上制造出模拟某种人类器官主要功能的仿生系统。
建立体外生理学模型时，重现真实的外界环境参数可以帮助我们更好地还原体内环境，以获得更有意义的数据。在这里，安必奇生物可以提供单器官芯片模型开发的一般流程，或是根据客户的需求，提供个性化的芯片定制服务。
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经过近几年的快速发展，技术人员已经能够在微流控芯片上实现不同人体器官的构建，包括芯片肝、芯片肺、芯片肠、芯片肾、芯片血管、芯片心脏等。
肝毒性可能是肝病治疗方法在动物测试阶段失败的主要原因，因此，开发肝器官芯片对于新药的研究至关重要。考虑肝细胞是很难在皮氏培养皿中存活的，所以，芯片肝开发的关键是找到一种能模仿他们生长环境的方法。目前的研究发现，当肝细胞与人类胎盘中的间充质细胞放在一起培养时，肝细胞就能繁殖并进行旺盛代谢。
肾是人体中的重要脏器，在体外模拟肾脏对于血液透析等治疗手段的推进和新药的体外肾毒性评价有重要的临床意义。今天，微流控器官芯片技术突破了人工肾脏模拟的限制，发展出了新一代的人工肾芯片，包含肾小球、肾小管、肾小囊、小球血管、管周血管、肾血流、肾尿流、过滤、分泌、重吸收等十种结构及功能上的仿生设计，可以完整模拟整个血液净化过程，观察外源物质（比如药物）的肾代谢和消除过程。
肺部疾病是全球第五大死因，开发能够治疗肺部疾病的新方案已成为首要目标。肺作为身体和外界之间的物理屏障，对新药的测试也至关重要。科学界不断尝试在芯片上使用肺器官以加速新疗法的开发，但迄今，暂时无法实现在微流控芯片上模拟整个肺结构。庆幸的是，技术人员已经设法复制了肺毛细血管膜的功能，为后续的整个肺器官的构建打下了基础。
肠道是吸收药物的关键器官，也是口服药物进入人体的首道途径（肠道的吸收），因此，建立一个人体肠道模型可以为口服药物的吸收、代谢等研究带来帮助。肠芯片是将人体肠道表皮细胞培养在微流控芯片管道中带有一定通透性的膜上，在管道两侧添加了周期性变化的气压，并在通透膜两侧添加持续的水流，还原人体肠道的蠕动和食物水分的流通。和传统的培养皿培养技术相比，这个模型在表皮细胞的面积和药物吸收效率上更接近真实的人体肠道。
血脑屏障可以保护大脑免受血流中所有病原体的侵害，并仅让大脑所需的营养物质通过。但对于某些药物治疗来说，这个障碍可能是一个问题，因为它阻止了某些活性物质进入大脑的路径（例如针对帕金森氏病的药物）。新研制的单器官芯片模型可以在芯片上复制大脑的一小部分，即血脑屏障，测试生理流体在上皮细胞中的流动。这种流动模仿了血液流动，并使脑细胞得以适当分化和成熟。脑芯片已经被证明比静态培养更加准确，并且能够实现血脑屏障的通透性预测。
心脏细胞在钙离子管理中起着重要作用，这些离子浓度水平的变化通常与心律不齐或心力衰竭有关。考虑到动物和人类心脏细胞之间的明显差异，新构建的芯片心脏，能通过使用活体的人心脏细胞来研究心脏疾病的病因和化学疗法产生的毒性。与常规的细胞培养相比，芯片心脏可以收集更多的形态学和电生理学数据，有望成为研究针对心脏疗法的有力工具。
血管病变是一类非常常见且复杂的疾病，理解血管病变的成因可以增加临床上对心血管疾病的预防和治疗。为此，针对血管的器官芯片模型被研制出来用于研究异常的血管收缩等不同病变。该模型可以重建血管的生物复杂性，而不是仅仅模拟血管形状和几何结构，这对于了解血管疾病的机制、提出新的治疗策略以及预防急性心肌梗死有重要意义。
基于微流控芯片的动脉模型有助于研究动脉粥样硬化等疾病的产生机制。首先，在芯片中搭建一个空心的血管支架；然后在支架外侧培养一层平滑肌肌肉细胞和一层血管表皮细胞。表皮细胞能通过自身分泌的血管收缩因子和血管舒张因子调节血管模型的三维形态。血管模型的两侧还搭建了导管，有助于模拟人体中血管周围环境与血管的物质交换。
其他类型的器官芯片模型
胎盘芯片，人眼芯片，和人体芯片等。
单器官芯片技术，是通过仅开发基本的功能单元而不是整个器官，尽可能再现组织和器官级别的功能。构建芯片模型中使用的微加工方法，涉及通过诸如软光刻和复制成型等技术，创建具有预定形状的微结构（例如胃肠道腔），更好地实时监控活细胞的生长和扩散。安必奇生物致力于将这些重要的单器官芯片研究工具带给制药、食品、化妆品和化学公司以及学术界和医疗机构，为预测药物等生物分子的功效和毒性，显著提高体外测试的效率和准确性做出贡献。
如果您想知道更多关于单器官芯片模型的服务，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:
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