器官芯片（Organ-on-a-chip）是一种基于微流控技术的仿真人体器官系统，利用该系统可模拟人体环境并形成体外模型，从而实现药物的体外评估和筛选。近年来，构建器官芯片已经成为发展新药评价体系的重要趋势，对于支撑我国创新药物研发以及转化医学的发展具有重大意义。肝脏在人体扮演着极其重要的角色，无论是分泌蛋白的合成、肝糖的存储、以及人体内的各项代谢活动，其都发挥着重要作用，因此，在体外构建功能性肝脏芯片对于肝脏相关疾病的研究具有重要意义。

  近日，东南大学赵远锦教授研究团队受海洋动物捕食过程的启发，开发出了一种新型动态响应性的肝癌器官芯片（图1）。该芯片通过集成反蛋白石结构的氧化石墨烯（GO）水凝胶多孔支架材料及微流控芯片系统获得。研究人员在多孔支架内部实现了肝癌-成纤维-血管内皮细胞的多层组装共培养，结果表明该共培养系统能够有效地促进血管的生成和肝脏相关酶的分泌，从而证明了该肝癌器官芯片能够为相关药物的筛选提供可靠便捷的检测平台。

图1. 肝癌器官芯片

  在本研究中，研究人员以GO和温敏性水凝胶N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为骨架材料，制备了反蛋白石GO水凝胶支架。实验证明，所得的支架具有尺寸均匀且相互连通的孔洞结构，为细胞的迁移和营养物质的运输提供了便捷通道，同时可以有效地预防内部细胞的坏死。此外，由于GO的光热转换和NIPAM水凝胶的热响应形变能力，通过控制近红外光源的开合，可以实现支架材料的动态收缩，从而完成对悬浮细胞的快速富集。

图2 反蛋白石结构GO水凝胶多孔支架的制备

图3 细胞富集过程

  相关结果发表在Research 杂志上，赵远锦教授为唯一通讯作者，第一作者为课题组博士后邵长敏。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金NSAF联合基金等项目的资助。

  论文链接：https://doi.org/10.34133/2019/9783793