東南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院生物電子學(xué)國家重點實驗室趙遠錦教授課題組研究人員展示“心臟芯片”及其制作材料。

一枚一元硬幣大小的“心臟芯片”，在注入藥物后，發(fā)生顏色變化，可幫助研究者觀察到心肌細胞的搏動狀況，達到試藥的效果。記者日前從東南大學(xué)獲悉，該校趙遠錦教授課題組研發(fā)出具有微生理可視化功能的“心臟芯片”，為世界首創(chuàng)性成果。

“器官芯片”是通過在微流控芯片上仿生構(gòu)建微器官替代生物體，達到臨床試驗的效果，更經(jīng)濟、更快速，同時具有無創(chuàng)傷性。自2000年“器官芯片”興起以來，技術(shù)核心專利一直被美國控制。

“我們的‘心臟芯片’運用了自主研發(fā)的活體結(jié)構(gòu)色材料，相對于國外現(xiàn)有‘器官芯片’使用的普通柔性材料，可更為直觀地觀測到心肌細胞的變化。”課題組負責(zé)人趙遠錦介紹。

受到變色龍細胞調(diào)控結(jié)構(gòu)色的啟發(fā)，課題組研發(fā)了一種表面具有微槽的水凝膠彈性薄膜，即活體結(jié)構(gòu)色材料。這種果凍質(zhì)感、五光十色的彈性薄膜內(nèi)部包含一系列微小孔洞狀的結(jié)構(gòu)。當利用微流控技術(shù)將載有活性心肌細胞的培養(yǎng)液注入到覆蓋這種特殊薄膜的“芯片”中后，隨著心肌細胞的舒展、收縮，具有彈性的凝膠薄膜被帶動著發(fā)生相同的體積或形態(tài)變化。由于凝膠內(nèi)部的晶體排列變化，反射光之間的干涉效果也會隨之改變，因此心肌細胞就可以通過不同的顏色直觀地體現(xiàn)。而當藥物進入“芯片”后，引起心肌細胞“反應(yīng)”，薄膜隨之發(fā)生變化，顏色發(fā)生改變，即可以確定該藥的藥效。

趙遠錦告訴記者，“心臟芯片”若可批量生產(chǎn)，一枚芯片成本僅為200元。接下來，課題組會制造個體“心臟芯片”，并繼續(xù)研發(fā)“肺芯片”“腎芯片”等，形成完整的“人體芯片”結(jié)構(gòu)，構(gòu)建具有自反饋功能的動態(tài)機器人。

該項研究成果已于近日發(fā)表在國際期刊《科學(xué)·機器人學(xué)》。