動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是冠心病、腦梗死、外周血管病的主要原因。脂質(zhì)代謝障礙為動脈粥樣硬化的病變基礎，其特點是受累動脈病變從內(nèi)膜開始，一般先有脂質(zhì)和復合糖類積聚、出血及血栓形成，進而纖維組織增生及鈣質(zhì)沉著，并有動脈中層的逐漸蛻變和鈣化，導致動脈壁增厚變硬、血管腔狹窄。病變常累及大中肌性動脈，一旦發(fā)展到足以阻塞動脈腔，則該動脈所供應的組織或器官將缺血或壞死。由于在動脈內(nèi)膜積聚的脂質(zhì)外觀呈黃色粥樣，因此稱為動脈粥樣硬化。

  動脈粥樣硬化引起的血管堵塞導致的心肌梗死、中風、甚至猝死等心腦血管疾病目前已成為中國和全球的第一位死亡原因且流行趨勢不斷加劇，成為國際上普遍關注的社會問題。因此，研究動脈粥樣硬化的基本病理機制并在此基礎上有效預防其發(fā)生、發(fā)展就顯得極其重要和緊迫。動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展和血管微環(huán)境息息相關。血管微環(huán)境是指由血流動力學刺激以及多種生化刺激組成的復雜的血管內(nèi)理化環(huán)境。生理狀態(tài)下的血管微環(huán)境對保持血管正常結構和功能有重要意義，然而，病理性血管微環(huán)境比如高血壓、高血糖、高血脂等則可以引起血管壁細胞功能的紊亂從而導致動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。

  目前生物學家研究動脈粥樣硬化的手段主要有兩個：一是以培養(yǎng)皿為代表的體外研究體系，另一個是以實驗動物為代表的體內(nèi)研究體系。培養(yǎng)皿上的研究由于缺乏復雜的體內(nèi)環(huán)境而不能很好地代表體內(nèi)情況，而動物實驗則由于費時、費力、成本高以及倫理問題等而飽受詬病。有沒有一種既能避免兩種傳統(tǒng)研究方法的弊端又能模擬血管復雜環(huán)境的研究工具呢？

  近期，國家納米科學中心蔣興宇研究團隊設計了一種基于微流控芯片的動脈粥樣硬化研究體系，可以全面模擬動脈粥樣硬化早期病理改變。該芯片可以模擬低流速、高心率等病理性血流動力學環(huán)境并表明這些異常的力學刺激可以促進動脈粥樣硬化的發(fā)展。在該芯片上還能以力學刺激為背景，模擬包括高血糖、高血脂、炎性因子（TNF-a, LPS, Angiotensin-II）等在內(nèi)的多種動脈粥樣硬化促發(fā)生化因素。實驗表明，這些生化因素在力學背景下（芯片上）比靜止狀態(tài)下（培養(yǎng)皿）具有更明顯的促動脈粥樣硬化效應。借助芯片，他們還發(fā)現(xiàn)了抗動脈粥樣硬化藥物普羅布考的細胞毒性，從而為解釋該藥在臨床上的毒副作用提供了細胞水平的依據(jù)。他們還在芯片上研究了鉑納米顆粒對內(nèi)皮細胞功能損傷的修復作用，并發(fā)現(xiàn)鉑納米顆粒可以比商品化抗動脈粥樣硬化藥物有更好的降低活性氧（Reactive oxygen species, ROS）的效果。蔣興宇研究團隊的研究表明：基于微流控芯片上的動脈粥樣硬化模型是連接體外實驗和體內(nèi)實驗的一座橋梁，為動脈粥樣硬化的病理研究及相關藥物篩選提供了條件。

本研究工作以封面文章的形式發(fā)表Small（DOI: 10.1002/smll.201503241）上，第一作者為國家納米科學中心副研究員鄭文富。