一、引言

器官芯片是一种结合微流控与细胞培养技术的新型体外模型，能够模拟人体器官微环境，实现药物在器官尺度上的吸收、代谢与毒性评估，是推动药物筛选、个性化医疗与毒理研究的重要工具。

二、微流控器官芯片的基本原理与发展历程

1. 微流控细胞培养系统

通过微通道模拟血流与组织间质液交换。

2. 多细胞共培养与组织界面构建

如肺泡-毛细血管、肠-肝等界面模拟。

3. 器官功能监测与信号采集

集成传感器实现代谢物、电生理、收缩力等参数测量。

三、核心技术与系统组成

1. 微流控芯片加工与封装技术

如PDMS软光刻、3D打印、玻璃-硅键合等。

2. 细胞培养与灌注系统

维持细胞活性与组织功能。

3. 多参数检测与数据采集模块

如pH、O₂、乳酸、葡萄糖、收缩力等。

四、典型应用场景

1. 抗癌药物毒性评估

模拟肝脏代谢与毒性反应，预测药物副作用。

2. 肺部吸入药物吸收研究

评估气雾剂、纳米药物在肺泡的吸收效率。

3. 心脏药物安全性测试

检测药物对心肌细胞收缩力与电生理的影响。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

芯片复杂度高、制造成本大；

长期稳定性与重复性不足；

标准化与临床验证体系尚未建立。

未来发展方向包括：

AI驱动的器官芯片建模与预测系统；

多器官芯片联用平台建设（如“人体芯片”）；

可穿戴式微流控器官芯片设备开发；

低成本一次性芯片推广应用；

结合数字孪生实现药物效应仿真预测。