讓芯片更“新”——器官芯片技術
最近，我剛剛為大家介紹過“芯片實驗室”這一前沿技術。顧名思義，芯片實驗室也就是將實驗室搬到了芯片上，它可以將多種實驗室操作，例如樣品制備、生化反應、檢測分析，集成于一塊幾平方厘米的芯片上，從而對于細菌、病毒、污染物、生物標記物等進行檢測和分析，幫助監測人體健康狀況。今天，我們要介紹的創新成果，仍然是與一項重要的前沿科技相關，它和芯片實驗室有點相似。這項技術就是：“器官芯片”，也可稱為“芯片上的器官”（organs-on-chips）。那么，什么是器官芯片呢？器官芯片，其實是一種多通道的三維微流體細胞培養芯片，它能模擬人體器官或者整個器官系統的活動、力學和生理反應，也可以說是一種人造器官。芯片實驗室（LOCs）與生物細胞技術相結合，為科學界進一步研究器官特性提供了便利，特別是這些研究能夠在體外開展，因此就產生出器官芯片這一技術和研究領域。器官芯片屬于生物醫療工程的研究范疇，更確切地說是一種生物微機電系統。通過上面的闡述，大家也許對......閱讀全文
器官芯片開拓新冠感染機制研究新視角
近日，大連化物所微流控芯片研究組（1807組）秦建華研究員團隊受邀發表綜述文章，系統總結了該團隊在利用器官芯片開展感染性疾病研究方面的一系列成果，并對該領域的未來發展進行了展望。 感染性疾病多指由各種常見病原體（如細菌、真菌、病毒和寄生蟲等）引起的機體疾病，可引起人體全身性病理癥狀，嚴重者可導
類器官芯片在醫學研究中的應用介紹
類器官是體外誘導多能干細胞發育后含有至少一種細胞類型的器官復合體模型。在適當的空間限制下，具有相似粘附特性的干細胞將遷移到特定位置并自我組織分化，從而形成與體內靶器官相似的結構和功能特性。與2D細胞和動物模型相比，類有機物是具有細胞復雜性的生物體，更接近體內細胞的生長狀態和功能結構，在模擬人體各器官
脊髓器官芯片技術——為“漸凍人”點燃希望
前不久，著名物理學家和宇宙學家史蒂芬?霍金的離世，讓其與之抗爭55年的肌萎縮性脊髓側索硬化癥（ALS），再次受到世人關注。這種俗稱“漸凍癥”的疾病，為患者及其家庭帶來巨大痛苦，它的最新治療進展究竟如何？日前，美國西達賽奈醫療中心一項最新研究為“漸凍人”帶來治療新希望。 ALS是一種侵犯脊髓
器官芯片（organsonchips）有哪些新進展？
器官芯片（organs-on-chips）是當今生物學研究中最熱門的新工具之一。雖然它們聽起來更像計算機組件，而不像人體部件，但科學家已經創建出各種器官的研究模型。《The Scientist》雜志近日介紹了這方面的進展。 科學家認為，這些工具最終將取代動物模型，從而推動藥物開發和個性化醫療
類器官芯片實現人體肝臟—胰島互作仿生模擬
近日，中科院大連化學物理研究所研究員秦建華團隊利用類器官芯片，建立了人誘導多能干細胞（hiPSC）來源的肝—胰島類器官互作體系，在體外模擬人體肝臟—胰島軸及其在生理和病理條件下的糖刺激響應，為糖尿病等復雜代謝性疾病研究和新藥發現等提供了新策略和新技術。相關研究發表在《先進科學》上。糖尿病是一種以慢性
細胞培養技術在類器官芯片中的應用
細胞培養技術在類器官芯片中具有關鍵的應用，包括以下幾個方面：細胞來源選擇與獲取：確定適合構建類器官芯片的細胞類型，如干細胞（胚胎干細胞、誘導多能干細胞）、原代細胞等，并通過適當的方法獲取這些細胞。細胞擴增：在將細胞接種到類器官芯片之前，需要對細胞進行體外擴增，以獲得足夠數量的細胞。細胞分化誘導：通過
如何提高類器官芯片技術的生理相關性？
以下是一些可以提高類器官芯片技術生理相關性的方法：優化細胞培養條件：包括使用更接近體內細胞外基質的材料，調整培養基成分以模擬體內營養和激素環境等。引入多種細胞類型：除了主要的細胞類型，還應納入相關的支持細胞、免疫細胞、血管內皮細胞等，以更全面地模擬體內細胞間的相互作用。構建血管化系統：創建類似于體內
如何驗證類器官芯片技術的生理相關性？
用于驗證類器官芯片技術生理相關性的方法：形態和結構比較：通過顯微鏡觀察類器官芯片的形態和細胞組織結構，并與真實器官的組織學切片進行對比。例如，腎臟類器官芯片中的腎小管結構應與體內腎臟的腎小管在形態和細胞排列上具有相似性。基因和蛋白質表達分析：檢測類器官芯片中關鍵基因和蛋白質的表達水平，并與體內器官相
類器官芯片技術未來還會有哪些創新和發展？
類器官芯片技術未來可能會有以下創新和發展：更復雜的器官模型：開發能夠模擬更多復雜器官功能和相互作用的芯片，如內分泌系統、免疫系統等，以實現更全面的生理系統模擬。生物打印技術的融合：結合 3D 生物打印技術，實現更精確的細胞定位和組織結構構建，提高類器官芯片的復雜性和一致性。神經接口集成：與神經接口技
器官芯片技術再獲突破醫學科研應用前景廣闊
近期，在美國波士頓召開的2016年器官芯片移動大會上，美國CN生物醫療公司展出了價值2600萬美元的人體內臟芯片系統。雖然此前已有集合肝臟、肺和一部分腸道的生物芯片，但此次展出的系統首次連接了7個主要器官芯片，實現高度模擬人體生理機能的功能。 單個器官芯片的制作技術和微型集成電路芯片制作技術類
生物醫學研究類器官芯片的研究進展
現有的生物醫學研究模型主要是細胞系模型和動物模型。細胞系模型是簡單、經濟、最常見的，但單細胞的細胞生長模式的生長模式缺乏細胞-細胞、細胞-細胞基質間的相互作用，體外培養過程中會丟失細胞的異質性及其在體內的特性，使其無法模擬復雜的三維環境和組織細胞在體內的功能及相關的信號通路。動物模型可以近似于人類生
多器官微流控芯片的設計及新應用
多器官微流控芯片設計多器官微流控芯片的設計基于PBPK的理念，可利用模型預測人體對藥物的反應以及藥物的作用機制。最常制造的裝置是尺寸在10~200mm之間的微流體通道，隔室的大小根據其功能正確地設計比例，不同的器官功能根據其機制的不同而具有不同的尺度。微流體系統材料通常采用聚二甲基硅氧烷，優化后多用
類器官芯片實現人體肝臟胰島互作仿生模擬
近日，大連化物所微流控芯片研究組（1807組）秦建華研究員團隊利用類器官芯片，建立了人誘導多能干細胞（hiPSC）來源的肝-胰島類器官互作體系，在體外模擬人體肝臟-胰島軸及其在生理和病理條件下的糖刺激響應，為糖尿病等復雜代謝性疾病研究和新藥發現等提供了新策略和新技術。 糖尿病是一種以慢性高血糖為主
在芯片上造器官，打造千億級“藍海”市場
把人體器官“微縮”進幾厘米的透明的芯片中，看著薄膜、導管在其中縱橫捭闔……在“芯片”上造“器官”，這一此前在科幻片中才有的情節如今已在生物學領域變成現實。 近日從東南大學傳來消息，國內醫藥企業恒瑞醫藥研發的一款新藥“HRS-1893片”獲批開展臨床試驗。該新藥擬用于治療肥厚型心肌病以及心肌肥
3D打印陶瓷微系統推進微流控芯片或人體器官芯片應用
芯片上的實驗室-微流控芯片技術（Microfluidics）是把生物、化學、醫學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。由于它在生物、化學、醫學等領域的巨大潛力，已經發展成為一個生物、化學、醫學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究
科學家研制“芯片上的器官”測試藥物療效
據國外媒體報道，人們可以不再對小白鼠進行實驗了，目前，科學家采用一種硅芯片進行醫學測試，這將提供一個更好的方法理解藥物的治療效果。 美國科學家工程設計一種芯片能夠模擬人體肺器官 科學家們正在研制“芯片上的器官”，在一個硅芯片上“纏繞”重要的細胞，例如肺細胞，之后模擬該器官的關鍵
科學家開發出模擬心臟病的器官芯片
當研究疾病或者測試潛在的藥物療法時，研究人員通常借助于培養皿中的細胞或者利用實驗室動物開展的試驗。但最近，科學家開發出一種不同的方法：能模擬人類器官功能并且可充當更廉價和更高效工具的器官芯片小型設備。 現在，研究人員創建了一種尤其適合建立動脈粥樣硬化模型的新設備。動脈粥樣硬化是導致心臟病和中風
大連化物所利用器官芯片技術構建糖尿病腎病模型
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員秦建華領導的微流控芯片研究團隊利用器官芯片技術成功構建了一種功能化腎芯片系統，并用于模擬糖尿病腎病早期病理變化，相關研究成果發表在Lab on a Chip (2017,17(10):1749-1760)雜志上。 糖尿病腎病是糖尿病的常見并發癥之一，也是
目前使用類器官芯片技術的藥物研發成功的案例
目前使用類器官芯片技術在藥物研發中取得進展的案例，但要注意“成功”的定義可能因階段和標準的不同而有所差異：針對腫瘤藥物的研發：一些研究團隊利用腫瘤類器官芯片模型篩選新型抗癌藥物，成功發現了對特定腫瘤亞型具有抑制作用的化合物，并在后續的動物實驗中顯示出一定的療效。神經退行性疾病：在帕金森病等神經退行性
我所利用類器官芯片實現人體肝臟胰島互作仿生模擬
近日，我所微流控芯片研究組（1807組）秦建華研究員團隊利用類器官芯片，建立了人誘導多能干細胞（hiPSC）來源的肝-胰島類器官互作體系，在體外模擬人體肝臟-胰島軸及其在生理和病理條件下的糖刺激響應，為糖尿病等復雜代謝性疾病研究和新藥發現等提供了新策略和新技術。 糖尿病是一種以慢性高血糖為主要特征
器官芯片解釋了腸道細菌如何影響神經系統疾病
我們的大腦與消化道在許多方面緊密相連。在你緊張的時候，你可能會覺得胃疼，而腸道發出的饑餓信號又會讓你感到煩躁。為了幫助研究人員更好地理解腸腦軸（gut-brain axis），麻省理工學院的研究人員開發出一種器官芯片，能夠復制大腦、肝臟與結腸之間的相互作用。 利用這一系統，研究人員能夠模擬生活
如何提高類器官芯片技術的準確性和可靠性？
以下是一些提高類器官芯片技術準確性和可靠性的方法：優化芯片設計：包括更精確的微流體通道設計、更合適的細胞培養腔室尺寸和形狀，以更好地模擬體內生理環境。改進細胞來源和培養方法：使用高質量、具有代表性的原代細胞或誘導多能干細胞，并優化培養基成分和培養條件，以確保細胞的活力和功能特性。多細胞類型共培養：納
類器官芯片技術在藥物研發領域的未來發展前景如何？
類器官芯片技術在藥物研發領域具有廣闊且令人期待的未來發展前景：更廣泛的應用：隨著技術的不斷成熟和完善，類器官芯片技術將在更多疾病領域和藥物研發階段得到應用，包括罕見病、慢性病以及疫苗研發等。精準醫療的推動：為個性化醫療提供更強大的工具，根據患者個體的遺傳和生理特征定制藥物篩選和治療方案，顯著提高治療
舉例說明如何在類器官芯片技術中引入神經支配？
在類器官芯片技術中引入神經支配的可能方法和舉例：共培養神經細胞：將神經元與類器官直接在芯片上共培養。例如，在構建心臟類器官芯片時，可以將心肌細胞組成的類器官與交感神經或副交感神經神經元共同培養。通過微流控通道控制細胞的分布和相互接觸，觀察神經遞質釋放對心肌細胞節律和收縮力的調節作用。微電極刺激：使用
器官芯片再獲投資！Emulate公司完成2875萬美元B輪融
器官芯片創業公司Emulate近日宣布,其基于科研用途開發的“人體仿真系統”在B輪融資中再獲得2875萬美元投資。該仿真系統主要通過建立器官芯片模型,利用一定算法和微流體裝置,預測人體對藥物、化學物質及疾病等因素的特定反應,最終實現對動物及人體在體研究特性的高效模擬。 目前Emulate公司器
利用器官芯片技術仿生構建動態三維血腦屏障模型
近日，中國科學院大連化學物理研究所微流控芯片研究組（1807組）秦建華研究團隊利用器官芯片技術成功構建了一種動態三維高通量血腦屏障模型，并用于腫瘤腦轉移和藥效評價研究，相關研究成果發表在《科學報告》（Scientific Reports，DOI: 10.1038/srep36670）上。 血腦
類器官芯片技術在藥物研發中存在哪些潛在的挑戰？
類器官芯片技術在藥物研發中存在以下潛在的挑戰：技術復雜性和標準化：類器官芯片的制造和操作需要高度專業化的技術和設備，不同實驗室之間的方法和流程可能存在差異，導致結果的可比性和重復性受到影響。建立統一的標準和操作規范是一個挑戰。細胞來源和穩定性：細胞的來源、質量和特性可能會有所不同，這可能影響類器官芯
劉云委員：應加快人體器官芯片重大基礎設施建設
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/518493.shtm器官芯片是當前最新前沿生物技術之一，是國際醫藥科技的研究熱點和競爭焦點。今年兩會上，全國政協委員、南京醫科大學副校長劉云將目光瞄準了這一醫學科技前沿高峰，她向大會提交加快人體器官芯片重
計算建模和仿真在類器官芯片技術中的應用案例有哪些？
計算建模和仿真在類器官芯片技術中的應用案例：藥物擴散和代謝模型：通過計算建模來模擬藥物在類器官芯片中的擴散過程，預測藥物到達不同細胞區域的濃度和時間分布，以及藥物的代謝途徑和產物。細胞生長和分化模型：建立數學模型來描述細胞在類器官芯片內的生長和分化過程，考慮營養物質供應、細胞間相互作用和信號傳導等因
有哪些技術或方法可以解決類器官芯片技術的局限性？
有助于解決類器官芯片技術局限性的技術或方法：先進制造技術：利用微納加工技術，如光刻、3D 打印等，提高芯片制造的精度和一致性，促進標準化。細胞工程和基因編輯：優化細胞來源，通過基因編輯技術修正細胞的遺傳缺陷或增強特定功能，提高細胞的穩定性和性能。生物材料創新：開發更適合的生物材料，模擬細胞外基質，改