微流控芯片是指在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建化學(xué)或生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。它把化學(xué)或生物領(lǐng)域的樣品制備、反應(yīng)、檢測(cè)、培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到這一微型芯片上,通過(guò)微通道連接成網(wǎng)絡(luò),使微流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)的化學(xué)或生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的多種功能,在理化、生物分析、病理診斷和環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
器官芯片是將微流控芯片與類器官這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合,形成一種通過(guò)微芯片制造方法制造的微流體細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備,利用芯片來(lái)構(gòu)建和模擬人體組織微環(huán)境,形成類似于人體微生理系統(tǒng)。器官芯片含有某個(gè)器官特有的多種細(xì)胞類型,與人類器官擁有高度相似的組織學(xué)和基因型特征,并部分重現(xiàn)該器官的特有生理功能。也可認(rèn)為是可模擬和重構(gòu)人體器官生理功能的細(xì)胞培養(yǎng)微工程設(shè)備。
器官芯片應(yīng)用廣泛,在高通量藥物篩選、藥物吸收代謝、藥物開發(fā)、人體循環(huán)系統(tǒng)、藥物毒理學(xué)、人工仿生微環(huán)境、細(xì)胞間互作以及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)互作、新型體外培養(yǎng)平臺(tái)等方面都有所發(fā)展。

圖1. 器官芯片示意圖(圖源:網(wǎng)絡(luò))
2011年,美國(guó)啟動(dòng)人體器官芯片計(jì)劃。2016年,器官芯片被達(dá)沃斯論壇列為“十大新興技術(shù)”之一。器官芯片作為近年來(lái)誕生的具有顛覆性前沿技術(shù),受到各國(guó)廣泛關(guān)注。