一项让实验室更容易获得器官芯片系统的替代技术赢得了由NC3Rs（英国国家3Rs中心）颁发、GSK(英国葛兰素史克公司)赞助的3Rs奖。 

葡萄牙国立科学研究所的Daniel Ferreira博士和他的同事采用一种方法使用商业化设备和材料设计、开发和打印器官芯片系统，该研究发表于《高级科学》杂志。Daniel Ferreira博士为此获得2022年国际3Rs奖。

器官芯片系统是一种有前景的、可减少基础和应用研究对动物模型依赖的新技术，由生长在微流控芯片中的细胞和/或组织组成，微流控芯片由透明的柔性聚合物构成。器官芯片可模拟人体特定器官的生理机制，应用于多个研究领域包括疾病模型构建、毒理学和安全性研究以及个性化医疗等。多个模拟人体不同器官的芯片联合应用可用于研究器官与器官之间通路的研究，以及特定细胞与组织之间接触面的研究。

虽然器官芯片系统前景广阔，但由于设备成本高及和制备耗时(通常为定制) 等原因使其在推广上存在困难。Daniel在文章中描述了商用薄聚合物薄膜与切割绘图仪共同使用构建每层微流控芯片的方法，然后将芯片组装在玻璃显微镜载玻片上（见文后）。

为了更好模拟人类生理机能，器官芯片系统通常需要通过膜整合。研究论文中介绍了该方法，如增强肝细胞功能反应的一种方法为让细胞培养基在细胞上方的PET膜上连续流动，从而促进液体不受干扰的流动。Daniel研发的方法使用台式实验室设备在几小时内就可增加PET膜。在正常生理温度和湿度下，这些芯片稳定性好，能用于体外毒性测试。

该方法还将生物力学信号用于芯片。当真空作用于微驱动室时，芯片中的柔性膜会拉伸，细胞培养基质膨胀，从而产生相当于肠道、肺和心脏的表面膨胀。Daniel使用集成微驱动室的芯片进行验证，用模拟胃蠕动的拉伸模式培养人胃上皮细胞系。该条件下生长的上皮平均高度与正常胃上皮中观察到的上皮高度相同，并以正常胃黏膜相似的方式表达粘蛋白-1。这些特性超出了仅在静态条件下生长的细胞和仅在流动条件下生长的细胞。

该方法能快速设计和组装器官芯片，并且模块化方法使得芯片的各方面，包括稳固性、细胞培养维持和机械伸展性，在增加新细胞层前均能独立测试。对芯片设计的任何改变都可迅速实现和测试。Daniel将使用这笔奖金开始独立学术生涯，建立一个微型制造实验室。他计划建立器官芯片平台，使用取自患者的诱导多能干细胞用于研究启动遗传性弥漫性胃癌的分子和细胞机制。

来源：

1.https://www.nc3rs.org.uk/news/benchtop-method-fabricating-organ-chip-devices-wins-international-3rs-prize#anchor_3

2.Ferreira DA et al. (2021). Alternative to Soft Lithography for the Fabrication of Organ-on-a-Chip Elastomeric-Based Devices and Microactuators. Advanced Science 8:2003273. doi: 10.1002/advs.202003273