微流控芯片是指在一块几平方厘米的芯片上构建化学或生物学实验室。它把化学或生物领域的样品制备、反应、检测、培养、分选、裂解等基本操作单元集成到这一微型芯片上,通过微通道连接成网络,使微流体贯穿整个系统。可以实现常规的化学或生物学实验室的多种功能,在理化、生物分析、病理诊断和环境监控等领域有广阔的应用前景。
器官芯片是将微流控芯片与类器官这两项技术结合,形成一种通过微芯片制造方法制造的微流体细胞培养设备,利用芯片来构建和模拟人体组织微环境,形成类似于人体微生理系统。器官芯片含有某个器官特有的多种细胞类型,与人类器官拥有高度相似的组织学和基因型特征,并部分重现该器官的特有生理功能。也可认为是可模拟和重构人体器官生理功能的细胞培养微工程设备。
器官芯片应用广泛,在高通量药物筛选、药物吸收代谢、药物开发、人体循环系统、药物毒理学、人工仿生微环境、细胞间互作以及细胞与细胞外基质互作、新型体外培养平台等方面都有所发展。
图1. 器官芯片示意图(图源:网络)
2011年,美国启动人体器官芯片计划。2016年,器官芯片被达沃斯论坛列为“十大新兴技术”之一。器官芯片作为近年来诞生的具有颠覆性前沿技术,受到各国广泛关注。