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新型器官芯片多用途高度仿真

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上海海洋大学张炜佳教授以及美国波士顿哈佛医学院、布莱根及妇女医院张宇(Yu Shrike Zhang)讲师和Ali Khademhosseini教授领导的团队发明了一种在结构与功能上均能模拟人体内血管的体外血管模型,用来在体外器官芯片中连接各个器官和组织作为生物研究平台。相关成果于2016年5月7日作为封面文章发表在《Lab on a Chip》杂志。(文章链接:http://blogs.rsc.org/lc/2016/05/20/one-big-step-towards-building-body-on-a-chip/)


器官芯片是一个把人体不同组织及器官小型化或微型化后通过微流控系统连接在一起,以便在体外研究相对应的体内的各项生物学和生理学参数的实验平台。然而长期以来体外的血管模型几乎都是基于模块化的芯片,这些芯片通常体积相对较大从而无法模拟血管在体内的结构。如何构建在结构与功能上都能模拟体内血管的体外血管模型是当今器官芯片领域的一个科学难题。


研究团队长期致力于微流控生化分析技术和器官芯片的研究,他们提出一种克服现有体外血管模型无法模拟体内血管结构的全新的设计思想:将这些体外模型也做成与人体血管类似的管状结构,并赋以其生物学活性,从而达到对于结构与功能上的双重模拟。该器官芯片平台后续将被应用于过敏原测试、药物筛选等领域。


“基于上述设计思想,我们利用一种基于聚二甲硅氧烷的弹性材料制备出一系列不同直径、管壁厚度、以及力学性能的管状结构,用于模拟人体内具有不同物理参数各类血管。这些基于聚二甲硅氧烷的弹性材料对于氧气有通透性,从而达到该血管模型对于氧气的运输。在此基础上,他们将这些血管模型内壁培养上一层血管内皮细胞来同时模拟人体血管的生物学功能,并证明了其对于不同抗癌和心血管药物的生物学响应。” 张炜佳和张宇说。


“这一血管模型组装技术将被用来替代现有的器官芯片组装技术。”Burcu Gumuscu博士在题为One big step towards building body-on-a-chip的科技科普文章这样评价该成果。


相比于传统模块化的血管芯片,该血管模型不仅能够作为单独的血管模型进行药物筛选,并且能够用于连接同一个平台上的不同器官芯片从而达到对人体内器官构型的高度仿真模拟。




标签:   微流控 器官芯片 生化分析技术 血管芯片 药物筛选
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