新型微流控器官芯片!美国东北大学哈佛大学科学家团队强强联合
新型微流控器官芯片!美国东北大学哈佛大学科学家团队强强联合
受东方传统折纸艺术的启发，美国东北大学与哈佛大学医学院的科学家们联合世界顶级折纸大师Robert Lang，首次提出了基于折纸技术的器官芯片制备方法，共同开发出了一款新型的微流控器官芯片。该芯片上细胞活力、代谢功能和肝毒性的实验结果表明，内皮化的肝脏模型对维持肝细胞功能和评估药物毒性的准确性有显著提高。
Advanced Materials Technologies，折纸，肝脏芯片，器官芯片，体外组织模型
提到折纸，很多人会马上联想起孩童时期的千纸鹤和罐子里的小星星。可是你是否想过，面积如足球场大的卫星太阳能板是如何送上太空的？心脏支架是如何穿过细小的血管到达预定位置并拯救生命的？汽车安全气囊又是怎么在最短的时间内展开从而有效保护乘客安全的？没错，这一切科学，工程和生物医学问题的背后都离不开复杂的折纸算法。
美国国家科学基金NSF早在2010年代就启动了一项高达数亿美元的专项基金，用来支持和资助科学家们利用折纸技术来解决理工科领域内的各种前沿问题。这其中就包括了如何在一个交叉方向，微纳米工程和生物组织工程里运用折纸来提高组织构建等的复杂度，从而可以增加人体组织和体外模型工程化的准确性。
新型微流控器官芯片!美国东北大学哈佛大学科学家团队强强联合
美国东北大学Carol Livermore教授课题组与美国物理学家、世界顶级折纸大师、江苏卫视《最强大脑》节目折纸导师Robert Lang等共同承担了此项研究任务，哈佛大学医学院Y.Shrike Zhang教授课题组则共同主导了器官芯片部分的研发。
此研究工作介绍了一种基于折纸的肝脏芯片的设计和制造方法，并展示了该芯片在重现肝脏的一些关键体内结构、物理微环境和功能等方面的有效性。聚酰亚胺胶带的激光切割层与聚碳酸酯纳米多孔膜折叠在一起，形成三个相邻的流室，这些流室被膜分开。内皮细胞在上、下通道中，肝细胞在中层通道中共同模拟窦状流。营养物质和代谢物通过模拟的血液层流动，在血管通路和肝细胞层之间扩散，模拟了生理微循环。对药物化合物的细胞活力、代谢功能和肝毒性的研究表明，内皮化的肝脏芯片模型有助于维持肝细胞功能和评估药物的肝毒性。这种独特的折纸方法加快了芯片的开发和优化，有效地简化了人体组织芯片模型的制备，并且可以同时保留其结构和功能的复杂性。
肝脏是人类最大的代谢器官，在糖原储存、脂质和血浆蛋白生物合成、胆汁酸分泌、药物解毒和内分泌信号传导等几个关键功能中起着重要作用。肝细胞是肝脏的主要功能细胞，占肝脏体积的约80%，在肝功能中发挥着核心作用。基于折纸肝脏芯片的准确模拟体内微环境的体外原代肝细胞培养方法为评价药物毒性和筛选治疗药物提供了一个有力平台，从而提高未来临床试验中药物发现的成功率。
该工作以“Customizable Microfluidic Origami Liver-on-a-Chip(oLOC)”为题发表在《先进材料技术》（Advanced Materials Technologies）上。哈佛大学博士后谢鑫（现于TransMedics公司任职生物医学工程与系统工程高级工程师与项目经理），与哈佛大学博士后Sushila Maharjan为论文的共同第一作者。Robert Lang为论文共同作者。美国东北大学Carol Livermore教授和哈佛大学Y.Shrike Zhang教授为论文共同通讯作者。
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