器官芯片：颠覆药物研发流程的“尖刀技术”！(5)

因此，器官芯片能够达到常规 2D 或常规 3D 培养系统无法达到的组织和器官功能水平，进而得到更准确的药物测试数据，在药物筛选和个性化医疗等领域有着广泛的应用前景。
三大关键特征
器官芯片的主要特征是生物工程微装置，能够概括器官和组织的关键功能。每个平台的具体设计各不相同，器官芯片的规格涵盖了从 USB 拇指驱动器大小的设备到能够反映多个连接器官的更复杂的系统。
所有的 OoC 平台都具有三个关键特征：平台上组织的 3D 性质和排列；呈现和整合多种细胞类型以反映细胞的生理平衡（如实质细胞、间质细胞、血管细胞和免疫细胞）；呈现与建模组织相关的生物力学，如肺组织的拉伸力或血管组织的血液动力学剪切力等。将生物力学力引入组织中模拟流体流动的一种方法是在系统中加入微流体通道，以传递和移除细胞培养基，并移除相关的细胞代谢物和碎屑。类器官，即另外一种复制体内某些器官结构和功能的多细胞 3D 组织模型，由于其是由随机的自组织产生的，而非经过特定的细胞播种和实验生长出来的，并且缺乏细胞结构，因此在严格意义上并不属于器官芯片。

图 | 链接多器官系统的示例，可帮助理解系统性或脱靶药物效应，并创建“人体芯片”系统（来源：Lucie A. Low, Christine Mummery et al., Organs-on-chips: into the next decade, Nature Reviews, 2020）
主要组成部分
通常，器官芯片主要由以下几个关键部分组成，分别是：
（1）微流体。微流体成分是指使用微流体将目标细胞输送到预定位置，并在培养过程中构成培养液输入和废液排放系统，此组件的特点是小型化、集成和自动化。
（2）活细胞组织。指在 2D 或 3D 系统中空间对齐特定细胞类型的组件，这种 3D 排列通常是通过添加水凝胶等生物相容性材料来实现的，有助于防止机械损伤。相比于 2D 模型，3D 组织结构能够更加准确地模拟活体情况，但由于技术和成本限制，以及细胞外基质的组装和脉管系统的预置和形成，器官组织中的活细胞仍多采用 2D 培养方式。