上海海洋大學(xué)張煒佳教授以及美國波士頓哈佛醫(yī)學(xué)院、布萊根及婦女醫(yī)院張宇(Yu Shrike Zhang)講師和Ali Khademhosseini教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)明了一種在結(jié)構(gòu)與功能上均能模擬人體內(nèi)血管的體外血管模型，用來在體外器官芯片中連接各個器官和組織作為生物研究平臺。相關(guān)成果于2016年5月7日作為封面文章發(fā)表在《Lab on a Chip》雜志。（文章鏈接：http://blogs.rsc.org/lc/2016/05/20/one-big-step-towards-building-body-on-a-chip/）

器官芯片是一個把人體不同組織及器官小型化或微型化后通過微流控系統(tǒng)連接在一起，以便在體外研究相對應(yīng)的體內(nèi)的各項生物學(xué)和生理學(xué)參數(shù)的實驗平臺。然而長期以來體外的血管模型幾乎都是基于模塊化的芯片，這些芯片通常體積相對較大從而無法模擬血管在體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。如何構(gòu)建在結(jié)構(gòu)與功能上都能模擬體內(nèi)血管的體外血管模型是當(dāng)今器官芯片領(lǐng)域的一個科學(xué)難題。

研究團隊長期致力于微流控生化分析技術(shù)和器官芯片的研究，他們提出一種克服現(xiàn)有體外血管模型無法模擬體內(nèi)血管結(jié)構(gòu)的全新的設(shè)計思想：將這些體外模型也做成與人體血管類似的管狀結(jié)構(gòu)，并賦以其生物學(xué)活性，從而達(dá)到對于結(jié)構(gòu)與功能上的雙重模擬。該器官芯片平臺后續(xù)將被應(yīng)用于過敏原測試、藥物篩選等領(lǐng)域。

“基于上述設(shè)計思想，我們利用一種基于聚二甲硅氧烷的彈性材料制備出一系列不同直徑、管壁厚度、以及力學(xué)性能的管狀結(jié)構(gòu)，用于模擬人體內(nèi)具有不同物理參數(shù)各類血管。這些基于聚二甲硅氧烷的彈性材料對于氧氣有通透性，從而達(dá)到該血管模型對于氧氣的運輸。在此基礎(chǔ)上，他們將這些血管模型內(nèi)壁培養(yǎng)上一層血管內(nèi)皮細(xì)胞來同時模擬人體血管的生物學(xué)功能，并證明了其對于不同抗癌和心血管藥物的生物學(xué)響應(yīng)。” 張煒佳和張宇說。

“這一血管模型組裝技術(shù)將被用來替代現(xiàn)有的器官芯片組裝技術(shù)。”Burcu Gumuscu博士在題為One big step towards building body-on-a-chip的科技科普文章這樣評價該成果。

相比于傳統(tǒng)模塊化的血管芯片，該血管模型不僅能夠作為單獨的血管模型進行藥物篩選，并且能夠用于連接同一個平臺上的不同器官芯片從而達(dá)到對人體內(nèi)器官構(gòu)型的高度仿真模擬。