摩方精密微纳3D打印器官芯片 ， 构建生物医药产业发展新态势

器官芯片（organ-on-a-chip, OOC）是一种用于体外模拟人体器官的功能单元的微型细胞培养装置，其核心部件是微流控芯片，通常由透明材料制成，具有多个模拟人体组织和器官环境的细胞培养分区，各分区之间通过仿生循环系统进行连接。器官芯片可模拟出活体细胞生长所需的微环境，实现在体外重现人体器官的复杂结构及生理特征。

目前，器官芯片已模拟种植的器官有大脑、心脏、肾、肝、肺、血管（动脉）、皮肤、软骨等，随之，关于器官芯片在预测药物有效性、指导临床用药等方面的作用也被初步验证。尤其在医疗机构面临新药开发成本高、周期长的困境下，器官芯片的出现则有望打破制药行业僵局，将在疾病建模、毒理学、药物筛选、新药研发、精准医疗等方面提供可观的医学研究价值。

根据麦姆斯咨询数据显示，器官芯片每年或可节省数亿美元的开发成本，将极大缩短药物开发时间。也正是受到这些发展前景的激励，2016-2018年期间全球器官芯片市场增长了4倍（由750万美元增至2960万美元），预计在2018-2024年期间的复合年增长率（CAGR）将高达35.3%。

△数据来源：麦姆斯咨询

基于微流控的结构需求，高精度微纳3D打印技术将为器官芯片的制造提供支持。摩方精密在辅助生物医疗行业应用方面，拥有丰富的技术经验。在器官芯片领域，更是自主研发出毛细血管器官芯片，可实现更高细胞培养密度、连续数周的长期培养时间、 更接近人体器官功能性的各种类器官的体外3D培养，现已全面上市。

小体格 大容量

近距离观测毛细血管器官芯片，其整体结构尺寸为18 mm(L)x10 mm(W)x5 mm(H)，结构内部共5层流道，每层有14行平行通道（尺寸为25μm），且每条通道上均有间隔300 μm的梯形界面小孔，孔径尺寸为7-10 μm，可进行细胞培养的舱内尺寸为10 mm(L)x6 mm(W)x2 mm(H)。

如此精密的结构，是由摩方精密microArch® S230完成制备（点击链接：摩方推出microArch S230：工业级超高精度微尺度3D打印系统），严格控制毛细血管器官芯片的加工公差。

高效率 更友好
毛细血管器官芯片需搭配定制化的夹具及灌输系统使用。其中，定制化的夹具易于研究人员随时观察取样。

在灌输系统方面，用户既能使用实验室现有的灌输装置，亦能选择摩方精密提供的定制化灌输单元，该装置可精准控制灌输流量范围，并配置了彩色液晶触摸屏，便于智能化控液。

利用毛细血管器官芯片灌输培养系统，进行营养物质及代谢废物等物质交换过程，可帮助科研人员在两周内培育出细胞模型，并完成药物测试分析，从而有效提升药物筛选及新药开发进程。

另外，值得关注的是，器官芯片在一定程度上能消弭人体与动物体之间的差异，尽可能准确地评估出不同要素对人体的安全性及毒性。秉持动物保护和生物友好原则，器官芯片在未来或将替代用于实验的活体动物。尽管器官芯片设定的最初目标，首先是确保实验结果与特定动物模型的等效性或优越性，但最终基准应该是得出临床试验的最佳给药方案，同时实现动物保护。

应用多 前景广

毛细血管器官芯片已被用于器官组织培养及初期药物测试阶段，接下来，通过摩方精密圣地亚哥研究院的两组实验，能更直观地观测如何利用毛细血管器官芯片，辅助培育器官组织并实现药物测试？

案例一：结直肠癌类器官芯片

无灌输培养下的HCT116 （结直肠癌细胞）无法长成较大的肿瘤，而经毛细血管类器官芯片灌输培养下的HCT116 细胞可在11天后长成大团厚实的肿瘤

△结直肠癌药物检测时间线

△结直肠癌药物检测初期结果

通过结直肠癌类器官芯片实验，验证了通过芯片灌输系统，可以培育结直肠癌类器官且观测药物对组织生长影响的可行性。同时验证了结直肠癌类器官芯片的单方药物和复方药物治疗结果，与体内药物反应的高度一致性。

案例二：肾近端小管类器官

经毛细血管类器官芯片灌输培养的肾近端小管组织呈现极高的生理相似度，即肾脏细胞沿着灌输管道生长排布，纤毛选择性沿着管周生长。

通过上述实验，我们看到经毛细血管器官芯片灌输培养，成功得到了结直肠癌类器官和肾近端小管类器官。可以预见，毛细血管器官芯片将在药物筛选、预测药物疗效方面均具有较大潜力。

当然，这种相对新颖的生物医疗工程技术在转化成常规生物医疗实用场景，仍有待进一步实现，在器官芯片的标准化、合规化、产业化、商业化等方面存在许多壁垒问题。

摩方精密的毛细血管器官芯片，是微纳3D打印技术与器官芯片的创新研发成果，希望助力拓展器官芯片在生物医疗领域的多元化应用，携手医疗机构共同构建生物医药产业发展新态势。