为了模拟细胞内环境，科学家们开发了一种微型设备—器官芯片，通过将传统的细胞培养方法与微加工和微流体技术相结合，构建出十分接近人体生理过程的仿生系统。起初，这些设备被称为微流体细胞培养物类似物，因为它们提供了一种细胞和器官的真实表现方式，并在考虑剪切应力的同时保持了生理性液体及细胞数间的比例。随后，“器官芯片”的概念被提出来，用以描述芯片上建立的单个或多个器官形式。
基于多年的器官芯片研究经验，安必奇生物致力于通过成熟的单器官芯片开发平台，推动器官模型的发展。我们的研究团队一直都在关注肝脏-器官模型的建立程序，并通过微流体技术和完善的仪器设备，支持肝细胞的长期培养，助力对肝脏功能的各项研究，包括代谢、解毒和对药物的反应等。安必奇生物强大的单器官模型系统，能够缩短药物临床研究的周期，节省人力物力，是一种在肝疾成因及治疗策略研究中的有力工具。
与其他实体器官相比，肝脏具有独特的再生能力，在体内平衡和病理生理中都起着关键作用。肝脏不仅是体内药物代谢的主要场所，也是药物诱导毒性的常见靶点，容易罹患各种疾病。肝脏的生理重要性和可塑性使其成为重要的研究对象，有助于科研人员更好地了解人体生理学、相关疾病及肝脏对外源性化合物的反应。
传统静态二维细胞培养模式下的肝细胞由于缺失与细胞外基质的联系，很快就会失去功能。目前的肝脏-器官模型大多是在芯片上建立肝脏的部分生理学模型，如胆小管、肝小叶、肝血窦模型等，并利用这些生理模型进行药物研发和毒理学研究。芯片肝模型的优势在于能够在微米量级形成具有部分肝功能的细胞簇，进而构成接近人体形态学的肝模型，在较长时间内保持肝脏特异性的功能。
图1. 微流控肝血窦模型。（孙威，2016）
图2. 基于逐层叠加的肝脏-器官芯片模型的建立。(Deng, 2019)
传统的临床前药物测试方法主要是利用细胞培养或动物模型来预测药理学和毒理学概况。但是，以上方法中获得的数据并不能直接类比到人类身上，并且不能为初次临床研究提供适宜的起始剂量。为了克服这些局限性，研究人员开发了芯片上的微流体器官装置，包括芯片肝，用来模拟真实的人活体细胞中的结构和生理情况。
芯片肝的开发对于新药的研究至关重要，而肝毒性可能是针对肝脏的治疗方法在动物测试阶段失败的主要原因。安必奇生物可以提供基于理想的仿生微环境的三维肝培养模型，用于体外的肝功能检测和创新药物筛选。并且，我们的团队还将肝脏芯片模型与新型的纳米技术结合，以帮助深入地了解涉及多种肝病的肝纳米结构。
使用肝脏-器官芯片可以节省大量资金，但肝细胞是难以在皮氏培养皿中存活的功能单位。研究表明，当人类肝脏细胞和胎盘中的间充质细胞放在一起培养时，肝细胞就会繁殖并代谢旺盛。为了优化工艺，两种类型的细胞之间的比例需要控制的恰到好处。
为了制作可评估肝毒性的芯片肝，安必奇生物提供严格的培养环境，尽量在无菌，温度、酸碱度(pH)、培养基适宜，以及药物流体流动稳定的条件下，将肝细胞功能维持在恒定值（两周内）。
在体外模拟肝脏仍然是一个巨大的挑战，甚至共培养系统也无法模拟肝脏的复杂性。微加工和微流体技术的快速发展，为在芯片上建立微型功能性肝结构体提供了一种有前途的方法。目前，安必奇生物提供几种不同的策略以实现在生物和生物医学应用中构建芯片肝器官模型，我们的方法包括但不限于：
器官芯片是能够复制人体器官基本单位和关键特征的生物工程系统。当我们把肝脏作为目标器官，那么它们通常都具有一些共同的特征，比如：
市场上很少使用肝脏制造芯片模型，因为它显示出一些局限性，例如吸收和收缩功能较差、难以工业化等。而影响芯片肝模型效用性的另一个关键是它的几何形状，为此，我们也尝试通过不同配置来模拟特定肝脏结构（例如小叶，正弦曲线）的共培养系统，包括通过实施多孔膜，由微柱和/或微通道等结构界定的腔室，细胞外基质（ECM）图案等等。
一直以来，安必奇生物都致力于芯片肝模型的研发，希望通过复制人体的微观结构和自然条件来模拟肝脏的生理环境及功能，推动相关疾病模型的建立和治疗策略的发展。今后，借助微流控技术的高筛选潜力，我们的科研人员会将芯片开发的焦点，放在实现肝芯片的多参数、大通量快速分析上。如果您想了解更多关于肝脏-器官芯片模型的内容，可以随时与我们联系。
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