会变色的“心脏芯片”

邓凯月 张晔

一枚一元硬币大小的“心脏芯片”，在注入药物后，发生颜色变化，可帮助研究者观察到心肌细胞的搏动状况，达到试药的效果。笔者日前从东南大学获悉，该校赵远锦教授课题组研发出具有微生理可视化功能的“心脏芯片”，为世界首创性成果。

“器官芯片”是通过在微流控芯片上仿生构建微器官替代生物体，达到临床试验的效果，更经济、更快速，同时具有无创伤性。自2000年“器官芯片”兴起以来，技术核心专利一直被美國控制。

“我们的‘心脏芯片运用了自主研发的活体结构色材料，相对于国外现有‘器官芯片使用的普通柔性材料，可更为直观地观测到心肌细胞的变化。”课题组负责人赵远锦介绍。

受到变色龙细胞调控结构色的启发，课题组研发了一种表面具有微槽的水凝胶弹性薄膜，即活体结构色材料。这种果冻质感、五光十色的弹性薄膜内部包含一系列微小孔洞状的结构。当利用微流控技术将载有活性心肌细胞的培养液注入到覆盖这种特殊薄膜的“芯片”中后，随着心肌细胞的舒展、收缩，具有弹性的凝胶薄膜被带动着发生相同的体积或形态变化。由于凝胶内部的晶体排列变化，反射光之间的干涉效果也会随之改变，因此心肌细胞就可以通过不同的颜色直观地体现。而当药物进入“芯片”后，引起心肌细胞“反应”，薄膜随之发生变化，颜色发生改变，即可以确定该药的药效。

赵远锦说，“心脏芯片”若可批量生产，一枚芯片成本仅为200元。接下来，课题组会制造个体“心脏芯片”，并继续研发“肺芯片”“肾芯片”等，形成完整的“人体芯片”结构，构建具有自反馈功能的动态机器人。