器官晶片

器官晶片（英語：organ-on-a-chip, OOC） ，是一種多通道3D微流控晶片，以細胞培養，模擬器官或系統的活動、力學和生理反應，也是一種人工器官。 ^[1][2] 它是一個重要的生物醫學工程的研究主題。晶片上的實驗室（LOCs）和細胞生物學的融合允許在特定器官的背景下研究人類生理學，引入體外多細胞人類生物體的新模型。有望在未來改變在藥物開發和毒理測試中對動物的需求。

儘管有多份出版物聲稱已將器官功能轉化到這個器官晶片上，但這些應用仍處於起步階段。晶片上的器官在不同的研究者之間的設計和方法有很多不同。因此，這些系統的驗證和優化將是一個漫長的過程。已經被器官晶片模擬的器官包括大腦、肺、心臟、腎、肝、前列腺、血管（動脈）、皮膚、骨骼、軟骨等。

單器官晶片

肝晶片

肝臟晶片裝置利用微流控技術，通過模仿涉及肝臟功能的複雜肝葉來模擬肝臟系統。^[3] 肝晶片設備提供了一個良好的模型，幫助研究人員以相對較低的成本研究肝臟的功能障礙和發病機制。研究人員使用原代大鼠肝細胞和其他非瓣膜細胞。^[4][5] 這種共培養方法被廣泛研究，並被證明有利於延長肝細胞的生存時間，支持肝臟特定功能的發揮。許多肝臟晶片系統是由聚二甲基矽氧烷（PDMS）製成的，根據特定的設計和目標，有多個通道和腔室。 PDMS被使用並變得流行，因為它的原材料價格相對較低，而且它也容易被塑造成微流體裝置。^[6] 但是PDMS可以吸收重要的信號分子，包括蛋白質和激素。其他更惰性的材料，如聚碸或聚碳酸酯，也被用於肝臟晶片。^[3]

肺晶片

腸道晶片

人類腸道晶片包含兩個微通道，被腸道上皮細胞內襯的柔性多孔細胞外基質（ECM）塗層膜所隔開。^[7][8] Caco-2細胞是在其母體細胞--人類結腸腺癌--的自發分化下培養的，代表了腸道的保護和吸收特性模型。 [23] 微通道由聚二甲基矽氧烷（PDMS）聚合物製成。 通過在主細胞通道雙層兩側的真空室中誘導吸力，形成拉伸和放鬆的循環機械應變，以模仿腸道行為。^[8] 此外，細胞經歷自發的絨毛形態發生和分化，這概括了腸道細胞的特徵。在三維絨毛支架下，細胞不僅增殖，而且代謝活動也得到加強。腸道中另一個重要角色是微生物，即腸道微生物群。腸道微生物群中的許多微生物物種是嚴格的厭氧菌。為了將這些不耐氧的厭氧菌與有利於氧的腸道細胞共同培養，設計了一個聚碸製造的腸道晶片。^[9] 該系統維持了結腸上皮細胞、類鵝卵石細胞和細菌Faecalibacterium prausnitzii、Eubacterium rectale和Bacteroides thetaiotaomicron共同培養。^[9]

腎臟晶片

心臟晶片

大腦晶片

前列腺晶片

血管晶片

多器官晶片