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器官芯片技术的独特优势与应用前景2026-05-27 09:28:11

器官芯片技术是跨器官毒性研究中的一大优势所在,它可以构建多器官组合芯片模型,模拟体内不同器官之间物质的传输和相互作用机制。具体表现在将胆管癌类器官、再细胞化肝切片与再细胞化肾切片集成,可同步评估抗胆管癌的药物疗效与肝肾毒性。另有研究采用多芯片系统探讨口腔黏膜局部暴露于金属引发的皮肤炎症,发现口腔黏膜局部芯片暴露于镍化合物后,镍离子会浸出并随流体移动激活免疫细胞导致其成熟并从表皮迁移至真皮而引发了炎症反应。类器官和器官芯片作为新兴的体外模型,能够高度模拟体内组织和器官的结构与功能。

类器官通过干细胞自组织形成包含多种细胞类型和组织极性的三维微结构,保留了原始器官的特征,器官芯片则借助微流控系统重建动态微环境,包括液体流动、化学梯度以及力学刺激,更好地反映体内生理状态。这些模型具有个体化和高可控性特点。患者来源干细胞构建的个体化类器官可用于研究人群差异性和敏感程度,器官芯片的微流控设计可精确控制实验参数实现标准化毒性评估。两类模型都可支持长期培养以及连续暴露实验,可用于慢性低剂量污染物的毒性研究,它们还可和基因编辑、单细胞测序、多组学分析以及高通量筛查等技术相结合,深入解析污染物毒性机制。
 
跟动物实验比较而言,这些体外模型更加符合替代、减少和优化原则,在降低伦理负担的同时可显著降低实验成本以及缩短周期。总体来说,类器官和器官芯片凭借仿生性高、可个体化、可长期操作以及技术兼容性强等优势,为环境毒理学研究提供了可靠的实验平台,并且有望推动污染物毒性机制探索与风险评估的发展。
 
出自《类器官和器官芯片在环境毒理学研究中的应用》作者马萍,杨旭 。