微信扫一扫
分享到朋友圈
美国DARPA参与投入7500万美元的虚拟人体芯片，究竟是什么？
大家好，很高兴加入了地球大家庭
在这里，虽然我是新人
但是，我的科技含量很高
所以，请记住我的名字
我叫虚拟人体芯片
此刻，你们一定在怀疑
听过电脑、手机芯片，呃，这家伙是．．．
你们不认识我也属于正常
因为我还在成长ing
其实呢，我对你们人类的作用是巨大的
当你们了解我后，一定会感叹
我的天，这真是太神奇了
下面，就为大家介绍一下我自己
我的由来
一直以来人类都在与疾病对抗
投入了大量的人力、物力与财力
然而结果却是付出大于回报
众所周知
人类的发展是要依靠工具的
在测试新药和开展人体实验之前
主要利用培养皿和动物实验
来预测新药可能对人体产生的影响
（类似下图这样）
为了人类的健康
数不清的无名实验小动物
作出了巨大的牺牲
然而，当我们把人类细胞
从原生环境中取出
放入培养皿中
由于环境的差异
细胞很快就会死亡
（你没看错，细胞也会水土不服）
虽然，动物实验能够测试药物的运作
然而，动物始终不能代表人类
无法准确预测人类对药物的反应
所以，人类需要更好的工具
我来了
人类身体有着动态的环境
细胞生活在其中
经受着长期的机械力
如果要使人体细胞在体外也能保持活性
那么科学家就需要策划、设计和建造
细胞在身体以外的家
而我就具有这样的功能
啥也不说，先来一张自拍照
图片来源：svinsight.com
很漂亮吧，明明可以靠脸吃饭
但是
我的实力更强大
我的工作原理
利用芯片技术和制造技术
按照细胞及其所处的生物化学环境
建造相应规模的结构
听起来好像有点复杂
简单来说就是
构建与细胞相同的生存环境
那么你可能会好奇
为了实现这一功能
我的内部构造会长啥样呢
我有三个流体通道
中心有一个多孔可渗透膜
膜上可以添加人体细胞
通过施加机械力，使膜伸展和收缩
细胞从而能感受到如同在人类内部的机械力
与此同时
管道中加入了细胞生活所需的营养液体
形成与人体相同的环境
我能做什么
我可以将细胞活动可视化
例如，免疫反应过程
以肺部感染为例
将细菌添加到肺细胞上
再添加人类白细胞
（白细胞，还有5秒到达战场）
白细胞感受到细菌
就会从血液进入到肺
同细菌作战并吞噬它们
通过我就可以将这一过程
直观的在你眼前展现
首先，研究人员把白细胞做好标记
当白细胞发现感染
就会聚集并粘附在细胞壁上
然后穿过细胞层
去吞噬绿色标记的细菌
所以，人类可以利用我的可视化功能
探索新疗法
目前，我的家族成员有
肝脏，肠，肺，心脏和骨髓芯片
而我的真正力量是
通过液体将我和我的兄弟姐妹们相连
图片来源：svinsight.com
形成虚拟的芯片人体
从而预测接触药物时
人体可能做出的反应
借助我，人类将能极大的缩短
新药从研发到上市的周期
图片来源：知乎用户螃蟹张
要知道现如今一种药品
从在实验室进行培养皿实验
到动物实验
再到三轮的人体临床实验
才能进入新药申请
最后被药监部门批准上市
平均时长是12-15年！
且不说漫长的研发周期
所需要的研发经费有多大
就算新药上市了
也可能由于发现了新的临床副作用而被撤市
所以，我一出现就引起了
众多全球顶尖研究机构的关注
早在2012年，美国国立卫生研究中心（NIH）
美国食品和药物管理局（FDA）
和美国国防部高级研究计划局（DARPA）
就联合发起了
“organs-on-chips”（人体器官芯片）的研发工作
美国最顶尖的高校哈佛大学、霍普金斯大学
麻省理工大学、哥伦比亚大学、康奈尔大学
杜克大学等都参与了对我的研究工作
我的应用领域
人类由于个体之间的差异
对药物的反应就会不同
无法预知反应方式
通过我对人类个体细胞的培养
可以实现个体化用药
（这大概就是医药界的私人订制吧）
其实
我不仅能够在制药业发挥作用
图片来源：ictsd.org
我还能在许多其他行业显示本领
如化妆品行业
图片来源：translatemedia.com
通过培养皮肤细胞
测试皮肤对化妆品成分的反应
研制出适合不同肤质的化妆品
拯救全球无数爱美少女
另外，我还能测试
生活中可能接触到的化学品的安全性
比如常见的洗涤剂、消毒剂等
图片来源：egypt-business.com
你可能想不到我还可以在生物反恐
以及辐射测试中发挥作用
图片来源：daretoprepare.com
总之，我能改变人类做临床试验的方式
未来是什么样的？
虽然我也被一些学者
指出了目前存在的缺陷
如：药物作用终究无法全面反映
机体器官功能的复杂和完整性
器官芯片更是无法重现
机体复杂的内分泌环境所导致的一系列功能变化
但我的出现给全世界的科研工作者们
打开了一扇窗
图片来源：vanfun.net
观念上的创新是无限的
……
文末附上虚拟人体芯片的TED演讲视频，视频时长12分42秒，建议在WiFi下观看。
最后小编给大家推荐一个活动，2018年5月25日由寻材问料®主办的“2018医疗器械、生物医用材料新工艺高峰论坛” 将在上海隆重举行，欢迎感兴趣的朋友届时莅临参加。活动详情见下方海报。
相关阅读：
封面来源：svinsight.com，资料来源于网络公开资料
新材料在线商务合作
请联系：王小姐 0755-86060912(9:00-18:30)
点击“阅读原文”立即报名医疗会议！
1、头条易读遵循行业规范，任何转载的稿件都会明确标注作者和来源；
2、本文内容来自“新材料在线”微信公众号，文章版权归新材料在线公众号所有。
