器官芯片（Organ-on-Chips）是一種在微流控芯片上制造出能夠模擬人類器官的主要功能的仿生系統(tǒng)。除了具有微流控技術(shù)微型化、集成化、低消耗的特點(diǎn)外，器官芯片技術(shù)能夠精確地控制多個系統(tǒng)參數(shù)，如化學(xué)濃度梯度、流體剪切力、以及構(gòu)建細(xì)胞圖形化培養(yǎng)、組織-組織界面與器官-器官相互作用等，從而模擬人體器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、微環(huán)境和生理學(xué)功能。

近日，哈佛大學(xué)Wyss生物工程研究所的研究人員制造出了首個完整的帶集成傳感系統(tǒng)的3D打印芯片上的器官。該3D打印芯片上的器官是通過一個完全自動化、數(shù)字化的制造過程打造的，能夠自定義其尺寸、形狀和其它物理屬性，而且能夠很快制造出來，使研究人員能夠在培養(yǎng)過程中有更多的次數(shù)輕松地收集可靠的數(shù)據(jù)。該研究發(fā)表在《Nature Materials》雜志中。

圖.集成傳感系統(tǒng)的心臟器官芯片設(shè)計

以往的器官芯片的制備和數(shù)據(jù)收集過程相當(dāng)昂貴和辛苦，需要使用一種復(fù)雜的多步驟光刻工藝在潔凈室里制造，而數(shù)據(jù)收集往往需要顯微鏡或高速照相機(jī)。而哈佛大學(xué)開發(fā)的這種新型可編程的構(gòu)建芯片上的器官的方法能夠輕松地通過集成傳感系統(tǒng)更改和自定義系統(tǒng)的設(shè)計，同時也大大簡化了數(shù)據(jù)采集。在芯片制造中3D打印專用油墨起到了關(guān)鍵作用，哈佛大學(xué)的研究人員開發(fā)了6種不同的油墨，這些油墨可以將軟應(yīng)變傳感器集成到組織的微結(jié)構(gòu)當(dāng)中。在打印托盤上有多個白色盒子，每一個盒子里面都有單獨(dú)的組織和集成的傳感器，研究人員可以在一次打印中就打印出多種不同的芯片器官。

Wyss研究所目前已經(jīng)開發(fā)出能夠模擬心臟、肌肉、舌頭、肺、腸、腎、骨髓的微結(jié)構(gòu)和功能的器官芯片，而該技術(shù)將為體外組織工程、毒理學(xué)和藥物篩選研究開辟一條新的途徑。

文獻(xiàn)來自

Lind J U, Busbee T A, Valentine A D, et al. Instrumented cardiac microphysiological devices via multimaterial three-dimensional printing[J]. Nature Materials, 2016.