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重大发明!微型生物芯片或将取代动物实验

弗劳恩霍夫应用研究发展协会(欧洲最大的应用科学研究机构)最近表示他们已经开发出一种非常有前途的微型生物芯片,能够逼真的模拟人体内复杂的代谢过程,将来或能在药物实验中彻底代替动物模型。


为了证实药物的有效性,动物一直是实验室必不可少的实验模型,因为往往在分离的单一组织或者细胞中测试某种物质的作用是远远不够的。评估药物在机体内的作用是从整体影响的角度来评价,代谢过程产生的有毒物质,可能会影响其他某些器官。但是问题是动物反应不能完全代表人体。


柏林科技大学生物技术研究所和德雷斯顿研究所(Dresden-based Institute)的研究人员合作,共同设计了一种新的解决方案——多器官芯片,以惊人的准确性复制了人体复杂的代谢过程。研究人员表示,他们是按照1:100,000的比例复制人类机体结构:各种器官的细胞位于芯片内的不同位置,而这些“微型器官”通过细小管道彼此连接。一个微型泵会持续通过这些微通道为各处“器官”输送液体细胞培养液,模拟人体的血液循环系统。这个芯片的一个极大的优点便是研究人员可以根据需要修改芯片的构造,比如“器官”的数量,与微通道的连接状态,模拟不同的病理或者生理状态。这个技术不仅可以应用在新药物活性成分检测,也适用于皮肤对于新型化妆品耐受情况测试。


其实用流体通道连接不同类型的细胞样品的概念已经不算新鲜,不过这个新技术,比起同类有几个明显的优势:专业的工程设计使得微型泵能维持小于0.5微升每秒管道液体流速,这个比率才能最佳模拟细胞和液体介质之间的关系。其次,芯片内的微流体系统保证恒定持续的流动状态,如同人体血液一样,这是很重要的。


科研人员已经在芯片上加载细胞并测试了相关物质的作用,他们明确检测到了特定细胞中产生的代谢产物和其他细胞受到的影响。可以说,这种技术比在动物模型上试验药物更有说服力,因为动物的机体反应并不能1:1还原到人体身上。


这个技术已经在某些化妆品行业投入使用。或许不久将来,微型芯片也会应用到药物研究领域。


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