“心臟芯片” 會(huì)變色
東南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙遠(yuǎn)錦教授課題組研究人員展示“心臟芯片”(右)及其制作材料,。
一枚一元硬幣大小的“心臟芯片”,在注入藥物后,,發(fā)生顏色變化,,可幫助研究者觀察到心肌細(xì)胞的搏動(dòng)狀況,,達(dá)到試藥的效果。記者日前從東南大學(xué)獲悉,,該校趙遠(yuǎn)錦教授課題組研發(fā)出具有微生理可視化功能的“心臟芯片”,,為世界首創(chuàng)性成果。
“器官芯片”是通過(guò)在微流控芯片上仿生構(gòu)建微器官替代生物體,,達(dá)到臨床試驗(yàn)的效果,,更經(jīng)濟(jì)、更快速,,同時(shí)具有無(wú)創(chuàng)傷性,。自2000年“器官芯片”興起以來(lái),技術(shù)核心專利一直被美國(guó)控制,。
“我們的‘心臟芯片’運(yùn)用了自主研發(fā)的活體結(jié)構(gòu)色材料,,相對(duì)于國(guó)外現(xiàn)有‘器官芯片’使用的普通柔性材料,可更為直觀地觀測(cè)到心肌細(xì)胞的變化,?!闭n題組負(fù)責(zé)人趙遠(yuǎn)錦介紹。
受到變色龍細(xì)胞調(diào)控結(jié)構(gòu)色的啟發(fā),,課題組研發(fā)了一種表面具有微槽的水凝膠彈性薄膜,,即活體結(jié)構(gòu)色材料。這種果凍質(zhì)感、五光十色的彈性薄膜內(nèi)部包含一系列微小孔洞狀的結(jié)構(gòu),。當(dāng)利用微流控技術(shù)將載有活性心肌細(xì)胞的培養(yǎng)液注入到覆蓋這種特殊薄膜的“芯片”中后,,隨著心肌細(xì)胞的舒展、收縮,,具有彈性的凝膠薄膜被帶動(dòng)著發(fā)生相同的體積或形態(tài)變化,。由于凝膠內(nèi)部的晶體排列變化,,反射光之間的干涉效果也會(huì)隨之改變,,因此心肌細(xì)胞就可以通過(guò)不同的顏色直觀地體現(xiàn)。而當(dāng)藥物進(jìn)入“芯片”后,,引起心肌細(xì)胞“反應(yīng)”,,薄膜隨之發(fā)生變化,顏色發(fā)生改變,,即可以確定該藥的藥效,。
趙遠(yuǎn)錦告訴記者,“心臟芯片”若可批量生產(chǎn),,一枚芯片成本僅為200元,。接下來(lái),課題組會(huì)制造個(gè)體“心臟芯片”,,并繼續(xù)研發(fā)“肺芯片”“腎芯片”等,,形成完整的“人體芯片”結(jié)構(gòu),構(gòu)建具有自反饋功能的動(dòng)態(tài)機(jī)器人,。
該項(xiàng)研究成果已于近日發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》,。