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精准医疗可期:器官芯片将取代动物实验

 


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本文摘要:半导体产业的芯片概念开始应用于到生技医疗领域,其中“器官芯片”将渐渐代替动物实验,长远目标是针对有所不同病患量身订做药物,超过精准医疗目的。

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半导体产业的芯片概念开始应用于到生技医疗领域,其中“器官芯片”将渐渐代替动物实验,长远目标是针对有所不同病患量身订做药物,超过精准医疗目的。半导体产业的系统单芯片(SystemonChip,SoC),是把多样功能统合出在一颗芯片里,再行利用硅来移动电子,进而使系统运作,让电子产品充分发挥功能。然这里所指的“器官芯片”(Organs-on-chips),则是将微量的化学物质或微生物送往仿效原始器官(如肺脏、心脏等)结构和功能的单元芯片,建模出有完全相同化学物质放在现实人类器官中,所可能会再次发生的状况。

换句话说,器官芯片不是建构人类整个原始器官,而是建模人体器官中的大于功能单元,构建药物或化学物质在非活体环境(invitro)中,研究活体环境(invivo)的交互反应,用来理解、评估疾病、药物、化学物质与食物等对人类影响的3D芯片装置。2015年英国年度设计奖,不是颁发谷歌的无人车,也不是清理海洋塑料计划,而是颁发美国哈佛大学韦斯生物灵感工程研究所的器官芯片;这是英国年度设计奖,首度由医学领域取得大奖。

现代美术馆(MoMA)也将器官芯片纳为永久珍藏。动物实验效益不一定限于人体以韦斯生物得奖者作品为事例,就是建模人类肺脏的器官芯片。韦斯生物将半导体芯片的概念引入,将活的人体器官细胞植入芯片,使芯片可以建模细胞在人体内的环境。

其芯片的主要架构,是在槽道中设置三个三大的流体信道,两边的信道是真空信道,中间的信道则是植入细胞的信道。为了建模肺脏结构,韦斯生物在中间信道的正中间摆放一层布满小孔的生物薄膜,并在薄膜上铺剩一层肺泡细胞,薄膜的另一面布满血管细胞。

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因此,薄膜上面可以流通空气,下面可以流通血液。


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