會(huì)變色的“心臟芯片”

鄧凱月 張曄

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。筆者日前從東南大學(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)錦說(shuō)，“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。