“芯片肺” 或可終結動物實驗

據6月25日出版的《科學》雜志報道，美國科學家們制造出了一塊如橡皮擦大小的“芯片肺”，它可模仿那些穿過整個肺臟的上皮細胞和血管之間邊界的許多特征，這一系統或可幫助研究人員非常精準地了解肺臟器官的運作方式，而這些信息是很難從細胞培養或動物研究中獲取的。研究人員表示，“芯片肺”可望用于檢驗新藥效果以及人體肺部毒素影響，并終結這些測試所需的動物實驗。

哈佛大學維斯生物工程研究院的研究人員利用血管細胞制成的“芯片肺”由肺細胞、滲透膜以及毛細血管組成，類似于網孔的滲透膜上排列著人體細胞（一邊是肺部細胞，另一邊是血液細胞），滲透膜組成的微通道約400微米長，70微米寬（人的頭發絲直徑約為100微米），可允許空氣或液體圍繞著膜流動。當該芯片同一個機械泵和調節閥連接時，它可以模擬人體肺部的呼吸活動。

研究人員已經證明，這種“芯片肺”能夠精確地模擬大鼠肺臟的很多功能，包括肺部吸入納米粒子后作出的反應等。

目前的藥物測試技術主要有兩種：一是使用過于簡單化的細胞培養模式，這種方法是在一個固態的塑料器皿中培養細胞，接著讓其接觸不同的藥物，并測試其反應；二是使用動物實驗，科學家使用老鼠來測試藥物的有效性和安全性，但這種方法耗時耗力。

研究人員表示，為了模仿人體肺部細小而精確的通道，他們利用電路制造工藝創建出了一個計算機微芯片，這種微觀結構使研究人員得以更好地操縱活體生物比如細胞等。該研究成果對于在實驗室中重建人體細胞具有非常重要的示范意義，亦可通過減少對現有模型（對單一物質進行測試的費用就超過200萬美元）的依賴而加速新藥開發的進程。

哈佛研究人員目前正在研發其他的“器官芯片”，諸如腸、心臟和腎等，他們希望最終能夠將不同的器官集成在芯片上，以在藥物測試和毒理測試中徹底摒棄動物實驗。

不過，研究人員指出，要做到這一點還面臨著很多的困難。比如，如何使芯片的使用更為方便，如何將泵和調節器整合入芯片中等，還都是亟待解決的問題。