中国科大创业团队将器官芯片技术做到国际领先
“器官”与“芯片”，两样看似相隔甚远的事物，如今已能“融为一体”。
在合肥，来自中国科学技术大学的创业团队正把实验室的技术转化成实际中的应用。他们利用芯片加工技术打造“人体器官”，研制出的器官芯片能成为药物研发的“试验场”，加速创新药的测试，还能成为部分患者的“替身”，用于精准医疗。如今，他们的器官芯片技术已经做到国际领先。3月15日，合报全媒体记者来到骆华生物，揭开器官芯片的神秘面纱。
器官芯片是什么？
在安徽骆华生物科技实验室内，记者第一次近距离接触器官芯片。
与印象中的“芯片”不太一样，器官芯片大都通体透明且有一定厚度，厚约0.5cm，好似一小块透明橡皮，每块大小也不一，小的有如指甲盖，大的有如银行卡。与想象中的“器官芯片”也有所不同，虽然分别贴有“肺器官芯片”“肝器官芯片”的标识，但肉眼观察其中，并未发现“器官”，只见一条条清晰的如同电路导线般红色与蓝色的通路。 厦门民生网
“你肉眼看到的红色通路里，充满了由活细胞培养出的器官功能单元。蓝色通路则是活细胞所需的各种营养物质等的传输通道。”安徽骆华生物科技有限公司总经理苗春光博士表示，在显微镜下，“藏有”人体器官功能单元的“小世界”才会“揭开面纱”。
苗春光介绍，器官芯片是一种可模拟和重构人体器官生理功能的工程微芯片。科研人员根据需求，利用体外仿生技术，能够在其中培养出高度仿生的人体器官功能单元，同时，在其中的微流控系统中搭建组织器官的微环境，从而重建器官和组织的结构和功能，开展相关体外实验。
三维细胞培养，在“毫末之上”建“高楼大厦”
之所以被称为“器官芯片”，因为它的研制过程用到的正是芯片的加工、制造方法。 交通新闻网
芯片制造相当于在“毫末之上”建“高楼大厦”，器官功能单元的结构复杂性也不亚于“高楼大厦”。因此，与传统2D静态细胞培养方式相比，器官芯片能够有序地将细胞组装成特定组织结构，模拟真实器官中的复杂三维结构，尽可能1：1还原人体器官的三维状态。
“传统细胞技术能做的，它能做。一些不能做的，它也能做。”苗春光说。
就在这一小块“方寸之间”，利用芯片加工技术，还能体外构建包含有多种活体细胞、功能组织界面、生物流体和机械力刺激等众多因素的组织器官环境。通过精确模拟细胞在体内的生物化学环境等，能在器官芯片中精准重现人体器官真实的生理、病理活动以及机体各种生物学行为、反应等。同时，能对此进行高分辨率实时成像和体外分析。
骆华生物研发工程师刘亮亮告诉记者，器官芯片通体透明的材料就是为了便于观察细胞的反应和状态。而其中的各种通路还能作为工程血管系统，将实验所需的特定流体输送给细胞。此外，还能将荧光生物标记物等光学显微镜标记物输送其中，从而监测细胞的健康状态及动态活动等。
“这里模拟的就是肝的基本单位——肝小叶在体内的微环境。”刘亮亮拿起一块“肝芯片”说道，首先我们在其中培养出了与人体中一样的，呈正六边形结构的肝小叶细胞。同时，通过通路设计等，模拟出该细胞“两进一出”的物质代谢特征，从而重现了肝基本功能单位的正常运行模式。
为新药开发、精准医疗提供新路径 国内热点网
器官芯片究竟有何作用？
“新药研发是一个耗资、耗时以及失败率都极高的工程。”刘亮亮表示，器官芯片可以通过替代动物实验，加速创新药物的开发。
刘亮亮介绍，虽然动物模型在新药开发等医疗领域有着巨大贡献，但研究人员早已意识到，动物和人类研究之间频繁出现的不一致性，并且这种方式往往要耗费极高的成本。
而更准确、更高效、低成本，成为了器官芯片的核心优势。
“器官芯片具有接近人体水平的生理功能，在进行药物吸收、代谢及毒性等方面的实验有着极大优势，能得到更准确的药物测试数据，从而提高效率，节省成本。”刘亮亮介绍，不同于动物实验需要漫长的时间与较大的资金投入，通常情况下，器官芯片从设计、细胞培养到出厂使用，只需要一周左右的时间，成本也相对较低。 社会观察网
不仅如此，由于动物和人存在种属差异，随着医疗技术的进步，如今不少药物研制的需求动物实验已完全无法满足。“比如动物基本是不会得痛风这个病的，所以很难用其开展该类型药物研究，而器官芯片可以模拟更多疾病模型。此外，还可以让多个器官芯片相互链接，模拟出更复杂的人体内脏环境，观察药物对复杂环境的数据。”
在医疗端，器官芯片还可成为患者的“替身”。“我们能够提取病人的手术组织样本，比如肿瘤，来进行体外培养，再通过体外试验进行药物筛选等，为病人找到更好的个性化治疗方案，精准医疗。”刘亮亮介绍。
此外，研究人员通过精确控制多个系统参数，还可利用器官芯片更加直观地研究机体行为，预测或再现毒素、辐射、香烟烟雾、病原体和正常微生物组等给人体带来的影响。这在生命科学研究、生产安全等领域也能发挥重要作用。
力争让先进生命科学技术造福更多人
2019年，中国科学技术大学科研团队发起成立安徽骆华生物科技有限公司，希望把实验室的技术转化成实际中的应用。如今，企业已经授权19项实用新型授权专利，申请15项发明专利，获得中国创新创业大赛优秀企业奖等众多荣誉。
“在器官芯片这一技术领域，目前，我们已经做到国际领先，曾研制出世界首款双血供的单肝小叶肝芯片等。”苗春光介绍，最大的技术难点就在芯片的设计和加工以及体外三维类器官构建上。
“博士毕业后在导师的帮助下我们成立了这家企业，创业之初的5个人都来自科大。”苗春光回忆，几年来，公司规模从最初5人发展至如今的80人，场地也从最初200平方米的出租屋，发展成如今包含工厂、实验室、办公室等的4000平方米综合性办公区域。 银行保险网
苗春光介绍，器官芯片涉及学科和技术十分广泛，包括生物医学工程、化学、新材料、力学、电子学等，合肥的人才资源和创新基础给他们提供了巨大发展动能。创业过程中，在政策、资金、用地、市场等方面，合肥市、高新区也给予着持续的帮助。
就在今年2月，合肥又成立了生物医药产业协会，集聚了安科生物、欧普康视、智飞龙科马等百余家生物医药产业企业，“架桥铺路”，帮助各企业在产业合作上深层次推进，以合力推动产业加速发展，骆华生物也在其中。
“这是又一个很好的发展机遇。”苗春光说，产业协会将能帮助他们与相关科研机构、配套企业、医疗机构等整个上下游生态链充分对接，找到更多合作机会。与此同时，骆华生物也将把自身的技术平台向更多企业开放。“很多企业都是做创新药物研制的，我们可以帮助大家解决药物实验模型构建等难题，为他们提供良好的技术支撑。”
苗春光介绍，目前，团队已与中国科学院合肥物质科学研究院、安徽医科大学第一附属医院、安徽中医药大学等30多家省内外高校院所、医疗机构建立了合作，他们研制的器官芯片也已经真正走进了应用场。“希望通过我们的努力，让国内器官芯片技术水平不断向前进，让先进的生命科学技术造福更多人。”
（合肥通客户端-合报全媒体记者 刘畅司晨/文 杨锋/摄）
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