美科學家研發芯片肺或可終結動物實驗

劉霞

2010年06月26日14:00  來源:《科技日報》

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  據6月25日出版的《科學》雜志報道,美國科學家們制造出了一塊如橡皮擦大小的“芯片肺”,它可模仿那些穿過整個肺臟的上皮細胞和血管之間邊界的許多特征,這一系統或可幫助研究人員非常精准地了解肺臟器官的運作方式,而這些信息是很難從細胞培養或動物研究中獲取的。研究人員表示,“芯片肺”可望用於檢驗新藥效果以及人體肺部毒素影響,並終結這些測試所需的動物實驗。

  哈佛大學維斯生物工程研究院的研究人員利用血管細胞制成的“芯片肺”由肺細胞、滲透膜以及毛細血管組成,類似於網孔的滲透膜上排列著人體細胞(一邊是肺部細胞,另一邊是血液細胞),滲透膜組成的微通道約400微米長,70微米寬(人的頭發絲的直徑約為100微米),可允許空氣或液體圍繞著膜流動。當該芯片同一個機械泵和調節閥連接時,它可以模擬人體肺部的呼吸活動。

  研究人員已經証明,這種“芯片肺”能夠精確地模擬大鼠肺臟的很多功能,包括肺部吸入納米粒子后作出的反應等。

  目前的藥物測試技術主要有兩種:一是使用過於簡單化的細胞培養模式,這種方法是在一個固態的塑料器皿中培養細胞,接著讓其接觸不同的藥物,並測試其反應﹔二是使用動物實驗,科學家使用老鼠來測試藥物的有效性和安全性,但這種方法耗時耗力。

  研究人員表示,為了模仿人體肺部細小而精確的通道,他們利用了電路制造工藝創建出了一個計算機微芯片,這種微觀結構使研究人員得以更好地操縱活體生物比如細胞等。該研究成果對於在實驗室中重建人體細胞具有非常重要的示范意義,亦可通過減少對現有模型(對單一物質進行測試的費用就超過200萬美元)的依賴而加速新藥開發的進程。

  哈佛研究人員目前正在研發其他的“器官芯片”,諸如腸、心臟和腎等,他們希望最終能夠將不同的器官集成在芯片上,以在藥物測試和毒理測試中徹底摒棄動物實驗。

  不過,研究人員指出,要做到這一點還面臨著很多的困難。比如,如何使芯片的使用更為方便,如何將泵和調節器整合入芯片中等,還都是亟待解決的問題。(劉霞)

(責任編輯:劉然)
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