2014年1月 21日，《美國國家科學院院刊》（簡稱PNAS）發表了一篇論文，報告佐治亞理工學院的研究人員開發了一種微流體裝置，在該微流控芯片上，科學家可以控制內皮細胞層的滲透率，改變細胞內血液流動的速度，并引入化學物質來消除體內炎癥。

 

       微流控芯片技術發展迅速

       美國研究人員開發出一種新型微流控芯片，可模擬血管以加速納米藥物的開發過程，并能在較大的動物模型（如兔子）上更好地預測納米藥物的功效。該體外模型不僅比原始的試驗節省更多的時間和金錢，而且還可以減少試驗動物的使用。

       微流控芯片（又稱芯片實驗室）是一種以在微米尺度空間對流體進行操控為主要特征的科學技術。它具有將化學和生物實驗室的樣品制備、反應、分離、檢測等基本功能微縮到一個幾平方厘米芯片上的能力。

       由于在生物、化學、醫學等領域的巨大潛力，微流控芯片已經處于一個生物、化學、醫學、流體、電子、材料、機械等多學科交叉的嶄新研究領域，其發展令人矚目。隨著納米技術的進步，繼續開放治療手段的多樣化，微流控芯片變得越來越重要——例如應用于活的有機體內平臺上，用來篩選潛在的納米藥物。 

       另外，動脈粥樣硬化也是一個可以受益于納米藥物的疾病。通過微流控芯片，科學家可以有效地觀察到納米藥物一旦進入血液后的生理生化反應。

       美國卓越納米技術國家中心、國立衛生研究院(NIH)組成的多學科試驗小組正致力于微流控芯片在動脈粥樣硬化細胞中的研究，其研究人員均來自全球頂尖研究所或科研院校，包括麻省理工學院、西奈山醫學院 、阿姆斯特丹醫學研究中心、日本九州理工學院、波士頓大學醫學院和哈佛醫學院等。

 

新型微流控芯片可模擬血管

      研究人員發現，芯片上細胞的滲透性與微血管的滲透性在動脈粥樣硬化動物模型中存在極顯著的相關性。他們的芯片可以加速納米藥物的開發過程，并能在較大的動物模型（如兔子）上更好地預測納米藥物的功效。該體外模型不僅比原始的試驗節省更多的時間和金錢，而且還可以減少試驗動物的使用。

      在這項研究中，研究人員開發了一種微流體裝置（如圖），其上覆蓋著一段內皮細胞。 內皮細胞膜位于底部通道的位置，可通過分流程層使納米顆粒下降到低通道。

      微流控芯片允許精確控制機械和化學環境的活細胞。 在該芯片上，研究人員可以創建生理狀態下細胞，控制內皮細胞層的滲透率，改變血液流動的速度，并在細胞中引入化學物質，化學物質的釋放可有效地消除體內炎癥。

                                                                                

                                                                微流控裝置：內皮細胞多孔膜生長在兩層分離的微流控通道內(3μm孔隙)   

    “這是一個簡單的模型：微流控芯片不是簡單的細胞培養皿——某些大型動物模型，通過使用合適的微電極，微流控芯片也能進行很好的檢測。”佐治亞州理工學院機械工程學院的生物工程系的 Kim教授說。

推廣可能需要15年

      Dr.Kim說：“這好比一個的體外胎盤試驗，雖然目前它不會完全復制體內的物質，但在不久的將來，這項技術將會更成熟，并且可以拯救動物。日前若干個微流控新藥物輸送系統已經被美國食品和藥物管理局批準；從綜合測試到體外試驗和獲得批準，整個納米藥物微流控平臺的推廣可能需要15年。”

他還說，“在未來，我們可以使用芯片更快地了解動物模型使用藥物后的臨床反應，甚至推廣于人類模型，相比傳統的細胞培養皿研究是做不到的。"

同時他還表示：雖然這微流控芯片比目前的細胞培養實驗顯示了更好的可預測性，但它不會取代動物研究，它為某些疾病的納米藥物研發提供了一個相對更完整的臨床觀察圖片。