上海海洋大學(xué)張煒佳教授以及美國(guó)波士頓哈佛醫(yī)學(xué)院、布萊根及婦女醫(yī)院張宇(Yu Shrike Zhang)講師和Ali Khademhosseini教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種在結(jié)構(gòu)與功能上均能模擬人體內(nèi)血管的體外血管模型，用來在體外器官芯片中連接各個(gè)器官和組織作為生物研究平臺(tái)。相關(guān)成果于2016年5月7日作為封面文章發(fā)表在《Lab on a Chip》雜志。（文章鏈接：http://blogs.rsc.org/lc/2016/05/20/one-big-step-towards-building-body-on-a-chip/）

器官芯片是一個(gè)把人體不同組織及器官小型化或微型化后通過微流控系統(tǒng)連接在一起，以便在體外研究相對(duì)應(yīng)的體內(nèi)的各項(xiàng)生物學(xué)和生理學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。然而長(zhǎng)期以來體外的血管模型幾乎都是基于模塊化的芯片，這些芯片通常體積相對(duì)較大從而無法模擬血管在體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。如何構(gòu)建在結(jié)構(gòu)與功能上都能模擬體內(nèi)血管的體外血管模型是當(dāng)今器官芯片領(lǐng)域的一個(gè)科學(xué)難題。

研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于微流控生化分析技術(shù)和器官芯片的研究，他們提出一種克服現(xiàn)有體外血管模型無法模擬體內(nèi)血管結(jié)構(gòu)的全新的設(shè)計(jì)思想：將這些體外模型也做成與人體血管類似的管狀結(jié)構(gòu)，并賦以其生物學(xué)活性，從而達(dá)到對(duì)于結(jié)構(gòu)與功能上的雙重模擬。該器官芯片平臺(tái)后續(xù)將被應(yīng)用于過敏原測(cè)試、藥物篩選等領(lǐng)域。

“基于上述設(shè)計(jì)思想，我們利用一種基于聚二甲硅氧烷的彈性材料制備出一系列不同直徑、管壁厚度、以及力學(xué)性能的管狀結(jié)構(gòu)，用于模擬人體內(nèi)具有不同物理參數(shù)各類血管。這些基于聚二甲硅氧烷的彈性材料對(duì)于氧氣有通透性，從而達(dá)到該血管模型對(duì)于氧氣的運(yùn)輸。在此基礎(chǔ)上，他們將這些血管模型內(nèi)壁培養(yǎng)上一層血管內(nèi)皮細(xì)胞來同時(shí)模擬人體血管的生物學(xué)功能，并證明了其對(duì)于不同抗癌和心血管藥物的生物學(xué)響應(yīng)。” 張煒佳和張宇說。

“這一血管模型組裝技術(shù)將被用來替代現(xiàn)有的器官芯片組裝技術(shù)。”Burcu Gumuscu博士在題為One big step towards building body-on-a-chip的科技科普文章這樣評(píng)價(jià)該成果。

相比于傳統(tǒng)模塊化的血管芯片，該血管模型不僅能夠作為單獨(dú)的血管模型進(jìn)行藥物篩選，并且能夠用于連接同一個(gè)平臺(tái)上的不同器官芯片從而達(dá)到對(duì)人體內(nèi)器官構(gòu)型的高度仿真模擬。