“心臟芯片” 會變色

東南大學生物醫(yī)學工程學院生物電子學國家重點實驗室趙遠錦教授課題組研究人員展示“心臟芯片”（右）及其制作材料。

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胞的搏動狀況，達到試藥的效果。記者日前從東南大學獲悉，該校趙遠錦教授課題組研發(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”是通過在微流控芯片上仿生構(gòu)建微器官替代生物體，達到臨床試驗的效果，更經(jīng)濟、更快速，同時具有無創(chuàng)傷性。自2000年“器官芯片”興起以來，技術核心專利一直被美國控制。

“我們的‘心臟芯片’運用了自主研發(fā)的活體結(jié)構(gòu)色材料，相對于國外現(xiàn)有‘器官芯片’使用的普通柔性材料，可更為直觀地觀測到心肌細胞的變化?！闭n題組負責人趙遠錦介紹。

受到變色龍細胞調(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)。當利用微流控技術將載有活性心肌細胞的培養(yǎng)液注入到覆蓋這種特殊薄膜的“芯片”中后，隨著心肌細胞的舒展、收縮，具有彈性的凝膠薄膜被帶動著發(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隨之改變，因此心肌細胞就可以通過不同的顏色直觀地體現(xiàn)。而當藥物進入“芯片”后，引起心肌細胞“反應”，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。

趙遠錦告訴記者，“心臟芯片”若可批量生產(chǎn)，一枚芯片成本僅為200元。接下來，課題組會制造個體“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態(tài)機器人。

該項研究成果已于近日發(fā)表在國際期刊《科學·機器人學》。