器官芯片面临的问题-汶颢股份
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器官芯片面临的问题

器官芯片的概念提出已久,产业化的进程却十分缓慢,探究其中原因,大致可以分为三点。

首先,即使是最先进的器官芯片,也无法完全代表活体器官的功能。毕竟,所有的器官都不可能脱离机体单独存在。虽然化整为零具有建设性的意义,但整体大于部分,仅依靠器官芯片是无法复制疾病机体的,尤其是内分泌环境所导致一系列功能变化。

器官芯片面临的问题 

因此,我们必须考虑人体这个整体的关联性,在这方面,我们可以利用单个芯片组成一个高集成度的3D组织器官微流控芯片系统。大连理工大学的研究团队就研发出了这样的芯片系统,该芯片系统由多种模块自上而下依次叠加构成,集成了肠、血管、肝、肿瘤、心、肺、肌肉和肾等细胞或组织,并有“消化液”,“血液”和“尿液”贯穿其中。如此,器官芯片就像一个积木,将所有的积木堆积起来,就能最大程度地打造一个“人体建筑”,还原人体内功能环境,并实现药物测试等作用。

其次,器官芯片仍是一个成长中的技术,产业链的不成熟将导致成本增加。Oxford的CNBio公司用装有12个微型肝脏的芯片做药物的毒性试验,目前一个单元的价格是22000,单位是美元。事实上,这个价格比起动物试验已经低廉很多,要知道,做同样的试验,小鼠的价格为$50000美元。

但是,这所谓的“低廉”放在产业化进程中,依旧是要打上问号的。目前来看,器官芯片在科研上使用居多,而科研经费也足够支撑该类工具的使用,但我们对器官芯片更大的希冀是落地于普通人的医疗,如果器官芯片要走向产业化,仍需要控制成本。当然,随着产业链的完善,其优势会慢慢凸显出来,成本问题也会得到相应的解决。

在此之前,我们或许可以将3D打印技术作为器官芯片制作方法的重要补充。3D打印技术至少会在两个方面对器官芯片造成影响,一是芯片制备,二是生物打印。尤其在芯片制备上,3D打印已经能够制造出有很高分辨率,结构复杂的芯片,还具备制作周期短,单元操作简单、成本低廉的优点,哈佛大学Wyss生物工程研究所和哈佛JohnA.Paulson工程和应用科学院的研究人员就利用3D打印制造出了首个完整的带集成传感系统的器官芯片。

最后微流控芯片普遍存在有一个问题,即宏观试样与微芯片的衔接不易。芯片上的进样多采用手工完成,效率低下,可靠性也较差,极容易影响细胞的活力,影响细胞进程和生物特征的实时检测,因此,我们还需要研发出更多的协助性产品,比如连续进样系统,保证在制备上做到自动化、微型化和集成化。

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