肺-器官芯片模型

器官芯片能够模拟复杂而特异化的人体组织和器官特征，可用于药物筛选、药物毒理学研究、体内微环境模拟等方面的研究，有望为药物研发过程中动物实验和早期临床试验提供一种低成本的替代品。安必奇生物自成立以来，一直专注于器官芯片模型及相关技术的研发。我们提供单/多器官芯片模型的开发、3D打印和检测服务，以促进药物开发和个性化医疗。

肺-器官芯片

肺是人体的呼吸器官，肺泡是肺部气体交换的主要部位。传统的生物学技术难以在体外模拟肺泡复杂的细胞组成及周期性的呼吸运动，而近几年新兴起来的肺芯片模型可以解决这一问题。肺芯片是以微流控芯片为核心，通过与细胞生物学、生物材料和工程学等多种方法相结合，来模拟肺单元的主要结构和功能特征。如图1所示，肺芯片含有上下两个通道，两个通道由一种薄的柔性的多孔膜隔开。将不同的细胞培养在膜两侧：上通道为人肺泡上皮细胞，下通道为人肺微血管内皮细胞。通道的隔开不仅有助于将空气流作为流体将细胞和营养物递送到上皮的顶端表面，而且还可以在中间和上下通道之间形成压力差。肺芯片的这种微装置中诱导培养了内皮和上皮细胞，它们表现出复杂的器官层次的生理功能，这在传统体外培养中是观察不到的。肺芯片再现了肺泡-毛细血管界面的主要结构，功能特征和力学特性。

图1. 肺芯片模型。 (Huh, 2015)

肺芯片模型平台

肺芯片的研究主要集中在气血屏障构建、机械压力、流体剪切力作用研究及病理生理过程模拟。

• 模拟生理过程：安必奇生物开展了一系列肺芯片构建及肺相关疾病研究，构建了多个肺芯片模型以模拟人肺的呼吸过程。
• 模拟病理过程：在肺芯片基础上，通过在微通道中加入其他成分可以模拟肺部疾病的病理过程。比如在微通道中添加IL-2来建立肺水肿病理学模型（图2）。利用慢性阻塞性肺病（COPD）病人样本，体外模拟病毒性或细菌性感染诱导的肺部炎症恶化，这与在COPD病人病理标本中的观察结果类似。因此，肺芯片不仅可以模拟肺部疾病的病理过程，也有助于发现周期性呼吸运动在肺部疾病发生发展中的重要作用，为呼吸系统疾病研究提供了一种新的思路。

平台特点

• 肺芯片模型基于微流控技术，具有微环境可控、测量信息丰富、成本低、自动化和高通量等许多优点，解决了动物实验带来的瓶颈问题；
• 肺芯片能够重建人体肺脏的肺泡微血管网络界面，模拟肺的功能，帮助科研人员非常精准地了解在不同状态下肺器官的运作方式；
• 作为一种新的体外模型，肺芯片能够在组织器官水平研究肺部疾病的致病机制及药物对疾病的影响，有助于新药的开发。

肺芯片模型不仅可在体外真实地重现人体肺的生理、病理活动，还可以使研究人员以前所未有的方式来研究机体的各种生物学行为。安必奇生物在肺芯片模型方面具有专业的知识和丰富的经验。我们的科研人员能为客户提供强大的技术指导以加快您在生命科学、疾病模拟和新药研发等领域的研究。如果您想了解更多，请随时与我们联系。

参考文献:

1. Huh, D. A human breathing lung-on-a-chip. Annals of the American Thoracic Society. 2015, 12 (Supplement 1): S42-S44.
2. 秦建华，et al. 人体器官芯片. 中国科学院院刊. 2017, 32(12): 1281-1289.

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