對微流控芯片技術的展望

微流控技術由微加工技術與三維培養相結合產生，在體外細胞培養中潛力較高。多器官微流控芯片技術可在微尺度對流體精準控制，模擬人體生理環境，克服了傳統二維細胞培養模式與動物實驗的不足，具有高度仿生性。MOC系統的發展結合了工程技術的優點，可調整流體流動和微通道中可控的局部組織-流體比率。MOC技術旨在建立人工的仿生環境，在器官-組織水平上模擬，以研究不同器官細胞之間的相互作用、相關生理代謝途徑以及生理毒性檢測等。

人體芯片（Human-on-a-chip）是一種利用微加工技術，基于MOC系統將多個器官微流控芯片連用反映人體整體系統的仿真體系。自2011年NIH、FDA和國防部人體芯片專項設立以來，全世界范圍內掀起了人體芯片的研究熱潮。Human-on-a-chip旨在通過動態控制細胞微環境的各種培養條件，在微流控芯片上模擬人類多個器官主要功能，從而達到復原芯片上的“人體”系統。相較于單器官芯片，人體芯片更能全面反映機體器官功能的復雜性、功能變化和完整性，并且應用性更強。 

目前，基于MOC系統的發展和完善，已經實現了體外模擬心臟、生物血管、肺癌細胞轉移、 腸道功能和腎臟生物屏障等環境。雖然MOC克服了傳統二維細胞和動物實驗的諸多不足，但是也面臨芯片設計上器官的縮放、高通量分析、芯片上的檢測分析、疾病模型和細胞來源等問題，在實驗中涉及到的長期的動態營養平衡、器官的細胞和組織穩態、毒性檢測的完整性、檢測方法的特異性和靈敏度、芯片的材料等依舊是MOC系統亟待解決和完善的。此外，MOC在生物學研究、醫學、毒性測試、藥物代謝等領域應用比較多，但在進入體內的污染物比如顆粒物PM2.5對人體的毒害及體內代謝方面研究極少。相信隨著技術的發展和研究的深入，MOC系統將廣泛應用于醫學、藥學、生命科學等領域，我們離‘Human-on-a-chip’的實現亦越來越近。