“芯片肺” 或可終結(jié)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

據(jù)6月25日出版的《科學(xué)》雜志報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家們制造出了一塊如橡皮擦大小的“芯片肺”，它可模仿那些穿過(guò)整個(gè)肺臟的上皮細(xì)胞和血管之間邊界的許多特征，這一系統(tǒng)或可幫助研究人員非常精準(zhǔn)地了解肺臟器官的運(yùn)作方式，而這些信息是很難從細(xì)胞培養(yǎng)或動(dòng)物研究中獲取的。研究人員表示，“芯片肺”可望用于檢驗(yàn)新藥效果以及人體肺部毒素影響，并終結(jié)這些測(cè)試所需的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

哈佛大學(xué)維斯生物工程研究院的研究人員利用血管細(xì)胞制成的“芯片肺”由肺細(xì)胞、滲透膜以及毛細(xì)血管組成，類似于網(wǎng)孔的滲透膜上排列著人體細(xì)胞（一邊是肺部細(xì)胞，另一邊是血液細(xì)胞），滲透膜組成的微通道約400微米長(zhǎng)，70微米寬（人的頭發(fā)絲直徑約為100微米），可允許空氣或液體圍繞著膜流動(dòng)。當(dāng)該芯片同一個(gè)機(jī)械泵和調(diào)節(jié)閥連接時(shí)，它可以模擬人體肺部的呼吸活動(dòng)。

研究人員已經(jīng)證明，這種“芯片肺”能夠精確地模擬大鼠肺臟的很多功能，包括肺部吸入納米粒子后作出的反應(yīng)等。

目前的藥物測(cè)試技術(shù)主要有兩種：一是使用過(guò)于簡(jiǎn)單化的細(xì)胞培養(yǎng)模式，這種方法是在一個(gè)固態(tài)的塑料器皿中培養(yǎng)細(xì)胞，接著讓其接觸不同的藥物，并測(cè)試其反應(yīng)；二是使用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家使用老鼠來(lái)測(cè)試藥物的有效性和安全性，但這種方法耗時(shí)耗力。

研究人員表示，為了模仿人體肺部細(xì)小而精確的通道，他們利用電路制造工藝創(chuàng)建出了一個(gè)計(jì)算機(jī)微芯片，這種微觀結(jié)構(gòu)使研究人員得以更好地操縱活體生物比如細(xì)胞等。該研究成果對(duì)于在實(shí)驗(yàn)室中重建人體細(xì)胞具有非常重要的示范意義，亦可通過(guò)減少對(duì)現(xiàn)有模型（對(duì)單一物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試的費(fèi)用就超過(guò)200萬(wàn)美元）的依賴而加速新藥開(kāi)發(fā)的進(jìn)程。

哈佛研究人員目前正在研發(fā)其他的“器官芯片”，諸如腸、心臟和腎等，他們希望最終能夠?qū)⒉煌钠鞴偌稍谛酒希栽谒幬餃y(cè)試和毒理測(cè)試中徹底摒棄動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

不過(guò)，研究人員指出，要做到這一點(diǎn)還面臨著很多的困難。比如，如何使芯片的使用更為方便，如何將泵和調(diào)節(jié)器整合入芯片中等，還都是亟待解決的問(wèn)題。