據(jù)報道，人體芯片系統(tǒng)旨在通過將人體組織與工程化生物MEMS系統(tǒng)相結(jié)合來再現(xiàn)人體生理特征，以模擬臨床參數(shù)。該技術(shù)開辟了廣泛的可能性，可以更好地預(yù)測人體表現(xiàn)，而無需依賴動物試驗(yàn)。

通過成功測試多器官“人體芯片”模型替代通常針對動物的28天試驗(yàn)，以評估藥物和化妝品化合物的系統(tǒng)毒性，使得替代動物試驗(yàn)變得離現(xiàn)實(shí)更近一步。

發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上的論文顯示，包含人類心臟、肝臟、骨骼肌和神經(jīng)細(xì)胞，具有互連模塊的微流控裝置，能夠維持細(xì)胞活性并實(shí)時記錄28天的細(xì)胞功能。

中佛羅里達(dá)大學(xué)（The University of Central Florida, UCF）與佛羅里達(dá)州生物技術(shù)公司Hesperos取得合作，已經(jīng)證明其創(chuàng)新型四種器官體外模型系統(tǒng)能夠逼真地復(fù)制體內(nèi)人體細(xì)胞對持續(xù)藥物劑量的反應(yīng)。

Hesperos公司的首席科學(xué)家，兼中佛羅里達(dá)大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)中心的教授James J. Hickman表示，“該技術(shù)可以幫助我們在不久的未來將慢性藥物試驗(yàn)從動物模型轉(zhuǎn)移到這些新的體外模型中去?！?/p>

這很重要，因?yàn)檫@種方法可以對新化合物的毒性及藥效進(jìn)行急性和慢性暴露研究。

雖然器官芯片模型已經(jīng)被用于作用機(jī)制驗(yàn)證（藥效）和急性毒性篩選，但是由于其半衰期短，缺乏器官與器官之間的交流，且難以推斷人體器官功能的反應(yīng)，因此它們不適用于長期研究。

Hesperos公司推出的器官芯片系統(tǒng)模型克服了上述局限，該模型允許微小器官之間相互作用，在真實(shí)人體細(xì)胞中進(jìn)行無血清血液替代溶液培養(yǎng)，從而逼真地復(fù)制人體對引入其中的任何一種化合物的反應(yīng)。

它還可以非侵入性地評估神經(jīng)元和心肌細(xì)胞的電活動，以及心臟和骨骼肌收縮的機(jī)制。這種對細(xì)胞功能的監(jiān)測在慢性毒性測試中是至關(guān)重要的，因?yàn)樗梢阅M體內(nèi)功能。

為了達(dá)到28天測試的里程碑，Hesperos公司的工程師使用計算流體動力學(xué)建模以修改他們現(xiàn)有的多器官模型。他們使它變得更小，并改善其流動特性，以結(jié)合更多的功能測量。

Hickman補(bǔ)充道，“我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個有價值的工具，用于模擬已知藥物的藥代動力學(xué)和藥效學(xué)，且符合ICH（人用藥品注冊技術(shù)要求國際協(xié)調(diào)會議）指南，未來它還可以用于生成機(jī)理模型以預(yù)測未知藥物的結(jié)果，以及其它精準(zhǔn)醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域?！?/p>

該工具對化妝品行業(yè)特別有價值，歐盟已經(jīng)禁止該行業(yè)使用動物來評估成分毒性，最近在美國的部分地區(qū)也已被禁止。