器官芯片是一种基于微流控技术发展起来的,可以仿真人体不同器官的芯片系统。这项技术通过将人体细胞植入芯片,由芯片模拟人体环境(比如压力、剪应力、浓度梯度等)形成体外模型,实现药物筛选、药物毒性检测、食品安全检测等最接近真实内环境的测试。作为一家技术服务供应商,安必奇生物已经在微流控芯片上完成了多种人体器官的构建,诸如芯片肝、芯片肾、芯片肺、芯片脑、芯片心脏以及多器官芯片等等。我们可以提供高品质、完善的器官芯片设计及开发服务,以帮助客户获取高仿、节能的生理学研究及药物开发工具。

器官芯片的发展

细胞的生长需通过各种复杂的外环境与内环境的协同作用共同完成,因此,建立体外生理学模型时需要考虑外界环境参数的真实性。在这种情况下,出现了初个器官芯片系统:以3D形式培养细胞,使用微流体来复制组织或器官的一部分工作方式。这些模拟人体器官的生物芯片由多聚物材料构成,内部留有直径几微米的小孔通道;在小孔通道内壁培养人体器官细胞,运用微流体技术引导液体穿过微孔通道,为细胞提供氧气和营养物质。

多器官微流控装置  图1. 多器官微流控装置。(Mattes, Caplin)

目前,已经制造出许多模拟器官功能的单器官芯片,比如肝,肺,肠,血管,甚至肿瘤等。肿瘤芯片在测试新的癌症治疗方法,尤其是与其它器官联合时,被证明是非常有效的。并且,多器官芯片模型有助于发现某些药物对不同器官的不良影响,而不仅仅局限于治疗靶标。器官芯片技术的主要目标,是能够链接尽可能多的器官/组织零件,以实现完整的人体芯片复制。从长远来看,除了临床前测试之外,器官芯片还可以通过使用个体的细胞来测试个性化疗法,以实现个性化医疗。

器官芯片(Organs-On-Chips)开发服务

个体生理学研究是生命科学研究的重要部分,传统的二维细胞培养模式或经典的实验动物模型,由于难以体现人体组织/器官复杂的生理功能或是不能预测人体对各种药物的响应,逐渐被一种新的体外培养模型所替代—基于器官的芯片技术。这个概念的提出,不仅制造出一种能在体外模拟真实生物学过程的生理模型,而且克服了细胞实验仿生性差,动物实验周期长、成本高的缺点。

基于器官芯片的开发服务

器官芯片除了具有微流控技术微型化、集成化、低消耗的特点外,还能够准确地控制多个系统参数,构建动态的细胞培养环境,模拟人体器官的复杂结构、微环境和生理学功能。值得注意的是,安必奇生物的技术团队包括在生物技术服务领域拥有丰富经验的博士人才,可以为全球客户提供基于器官的芯片设计及开发服务,我们的服务包括但不限于以下内容:

器官芯片设计

将微流控技术与微加工、细胞生物学集成而产生的器官芯片对外界环境参数的控制具有其它技术难以比拟的能力,通过产生流体剪切力、机械应力、生化浓度梯度等刺激,细胞能够响应这些刺激而发生自组装,展现更加真实的生理学功能。器官芯片在体外生理学模型建立中具有特殊的优势,我们的设计程序中会考虑的因素涉及:

  • 产生流体剪切力
  • 提供动态的机械应力
  • 形成浓度梯度
  • 实现细胞图形化培养

微流控芯片模型

经过十多年的努力,安必奇生物的研究人员能在微流控芯片上实现众多人体器官的研发,我们目前能够提供的器官芯片模型包括但不限于以下:

开发流程

基于器官芯片的开发服务

安必奇生物可以在电池大小的微型工程芯片上创建人体器官系统。这项技术有潜力帮助科研工作者更好地了解药物、食品中的致病菌、化学物质以及其他对人体有害的物质的影响。我们的芯片开发服务主要包括三部分:器官芯片,仪器和软件,以及分析程序。此外,我们还可以针对客户的需求进行定制化的模型开发,以满足不同研究条件下的要求。

平台特点及优势

  1. 器官芯片开发是一种基于组织和器官水平的新型研究体系,代表了细胞实验和动物实验的可行性替代方案;
  2. 器官芯片中使用了实际的人类细胞,可以更准确的发现测试物质和器官的相互作用及其在人体中的真实反应;
  3. 基于器官芯片的开发,可以大大的缩短待测物质(药品、食品、化妆品等)的检测时间和研发周期;
  4. 安必奇生物的器官芯片服务尤其适用于测试新药(药理毒理检测),以方便了解人体对有毒物质的反应,有助于高适用性、安全的药物开发;
  5. 除了单器官模型和多器官模型等开发服务,安必奇生物还可以定制个性化的芯片来测试特定个体的药物反应。

与在培养基中静态培育人体器官、组织细胞相比,器官芯片的动态环境更真实地模拟了器官、组织细胞在人体内的情形。与在体外培养动物模型检测药品、食品相比,器官芯片可以更准确地预测人体对于各种测试物质的真实反应。作为器官芯片领域的可靠合作伙伴,安必奇生物研发的器官芯片能够准确地控制多个系统参数,实现细胞图形化培养、组织-组织界面与器官-器官相互作用等,大大缩短项目周期,节约人力和成本。我们的团队在微流控芯片开发项目上拥有丰富的经验,能够利用成熟的技术平台,构建优化的生理模型,解决客户在体外检测项目中遇到的问题。

如果您想了解更多关于器官芯片开发的服务,可以通过热线电话或是E-mail () 联系我们,安必奇生物的技术人员将在24小时内回复您的各项问题及要求。

参考文献:

  1. Caplin, J.D.; et al. Microfluidic organ-on-a-chip technology for advancement of drug development and toxicology. Adv Healthc Mater. 2015, 4(10): 1426-1450.

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