科学家开发出模拟心脏病的器官芯片

当研究疾病或测试潜在的药物疗法时，研究人员通常依赖培养皿中的细胞或用实验动物进行的实验。然而，最近科学家开发了一种不同的方法:器官芯片小型设备，可以模拟人体器官的功能，可以作为更便宜和更有效的工具。

现在，研究人员已经发明了一种特别适合建立动脉粥样硬化模型的新设备。动脉粥样硬化是心脏病和中风的主要原因。在1月2日发表在《应用物理快报-生物工程》杂志上的一篇论文中，研究人员展示了这种新设备如何用于研究血管细胞中发生的重要炎症反应。这种方法不能通过动物模型来实现。

"动脉粥样硬化是一种非常重要和复杂的疾病."新加坡南洋理工大学的生物医学工程师侯说。当血液中的脂肪、胆固醇和其他物质形成斑块，积聚在动脉壁的内层时，就会发生这种疾病。

了解是什么在调节这种异常的血管收缩对于血管疾病的研究和治疗以及急性心肌梗死的预防至关重要。侯说，以前研究人员开发血管的器官芯片模型时，这些设备更多地关注血管重建的生物复杂性，而不是它们的形状和几何形状，这些是动脉粥样硬化的关键因素。“这种疾病不仅涉及内皮功能障碍的生物学方面，还与血流的生物力学有关。”

为此，研究人员创造了一种安装在1平方英寸芯片上的设备。该装置包含两个由非常薄的聚合物柔性膜分隔的堆叠室。底部含有空气，而顶部含有机械性质类似血液的流动流体。研究人员在膜上方充满液体的腔室内培养排列在血管内的内皮细胞。然后，它们将空气泵入底部腔室，使腔室像气球一样膨胀，形成阻止流体流动的气泡。这个过程模拟血管收缩。

充满流体的腔室收缩，导致流体在某些区域流动更快，而在其他区域流动更慢。当研究人员在连续但缓慢的流体流动条件下培养细胞时，内皮细胞可以生长并表达一种叫做ICAM-1的蛋白质。该蛋白与炎症有关，在动脉粥样硬化的发展中起重要作用。

研究人员发现，当用人血代替细胞培养液时，更多的被称为单核细胞的免疫细胞在低流速区与内皮细胞结合。单核细胞是脂质积聚的主要原因，最终会发展成动脉粥样硬化斑块。(慢慢张)