科学家发明"芯片肺" 或可终结动物实验

小雄

美国科学家们制造出了一块如橡皮擦大小的“芯片肺”，它可模仿那些穿过整个肺脏的上皮细胞和血管之间边界的许多特征，这一系统或可帮助研究人员非常精准地了解肺脏器官的运作方式，而这些信息是很难从细胞培养或动物研究中获取的。

网易6月27日报道 据6月25日出版的《科学》杂志报道，美国科学家们制造出了一块如橡皮擦大小的“芯片肺”，它可模仿那些穿过整个肺脏的上皮细胞和血管之间边界的许多特征，这一系统或可帮助研究人员非常精准地了解肺脏器官的运作方式，而这些信息是很难从细胞培养或动物研究中获取的。研究人员表示，“芯片肺”可望用于检验新药效果以及人体肺部毒素影响，并终结这些测试所需的动物实验。
哈佛大学维斯生物工程研究院的研究人员利用血管细胞制成的“芯片肺”由肺细胞、渗透膜以及毛细血管组成，类似于网孔的渗透膜上排列着人体细胞（一边是肺部细胞，另一边是血液细胞），渗透膜组成的微通道约400微米长，70微米宽（人的头发丝的直径约为100微米），可允许空气或液体围绕着膜流动。当该芯片同一个机械泵和调节阀连接时，它可以模拟人体肺部的呼吸活动。
研究人员已经证明，这种“芯片肺”能够精确地模拟大鼠肺脏的很多功能，包括肺部吸入纳米粒子后作出的反应等。
目前的药物测试技术主要有两种：一是使用过于简单化的细胞培养模式，这种方法是在一个固态的塑料器皿中培养细胞，接着让其接触不同的药物，并测试其反应；二是使用动物实验，科学家使用老鼠来测试药物的有效性和安全性，但这种方法耗时耗力。
研究人员表示，为了模仿人体肺部细小而精确的通道，他们利用了电路制造工艺创建出了一个计算机微芯片，这种微观结构使研究人员得以更好地操纵活体生物比如细胞等。该研究成果对于在实验室中重建人体细胞具有非常重要的示范意义，亦可通过减少对现有模型（对单一物质进行测试的费用就超过200万美元）的依赖而加速新药开发的进程。
哈佛研究人员目前正在研发其他的“器官芯片”，诸如肠、心脏和肾等，他们希望最终能够将不同的器官集成在芯片上，以在药物测试和毒理测试中彻底摒弃动物实验。
不过，研究人员指出，要做到这一点还面临着很多的困难。比如，如何使芯片的使用更为方便，如何将泵和调节器整合入芯片中等，还都是亟待解决的问题。（刘霞）
每当科学家申辩动物实验的必要性，动物保护主义者总是攥紧拳头诘问：人类的痛苦为何让动物承担？这是一种科学和道义难以兼顾的尴尬。西方在实验动物使用和研究中倡导的“3R”原则之一便是代替原则——用无知觉材料替代有知觉动物。肺芯片可望让人类以科技为支撑，登上道德与精神演进的新时代门槛。就专业层面而言，就像电脑在许多功能上远远胜于人脑一样，芯片器官也很可能会比动物器官更加有效地满足我们的医学研究需求。

☆尐だ鱼儿

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