讓(rang)“仿(fang)生(sheng)器(qi)官”在(zai)芯片(pian)上生(sheng)長：摩方如何(he)賦(fu)能(neng)類(lei)器(qi)官芯片技術(shu)突(tu)破(po)

類(lei)器(qi)官芯片是生(sheng)命(ming)科學與工程(cheng)技術(shu)交叉融合(he)的(de)前沿(yan)產(chan)物，正(zheng)為(wei)精(jing)準(zhun)醫療、新藥(yao)研發(fa)、疾病(bing)治療等提供(gong)全新的解(jie)決(jue)路徑(jing)。然而(er)，其制造(zao)過(guo)程面(mian)臨(lin)結構(gou)復雜、尺度(du)精(jing)密(mi)、材(cai)料多(duo)樣等挑(tiao)戰(zhan)。摩方精(jing)密(mi)以微(wei)納3D打印(yin)技術(shu)打破(po)瓶頸，不(bu)僅(jin)幫助科(ke)研機(ji)構(gou)培育(yu)出厘(li)米級類(lei)器(qi)官模型，還(hai)推動器(qi)官芯片從實(shi)驗(yan)室走向臨(lin)床(chuang)前應(ying)用(yong)，為(wei)未來(lai)醫(yi)療生態註入(ru)高精(jing)度(du)制造(zao)的(de)新動能(neng)。

01：類(lei)器(qi)官芯片是什麽？為(wei)何(he)它(ta)意(yi)義重大？

類(lei)器(qi)官（Organoid）是利用幹(gan)細(xi)胞在(zai)體外(wai)構(gou)建(jian)出(chu)具(ju)有(you)特定器(qi)官功能的三(san)維(wei)細(xi)胞聚(ju)集體。器(qi)官芯片（Organ-on-a-chip）則是(shi)壹(yi)種微流(liu)控裝置，通(tong)過(guo)精(jing)準(zhun)模擬細(xi)胞微(wei)環(huan)境再(zai)現器(qi)官功能。類(lei)器(qi)官芯片（Organoid-on-a-chip）融合(he)了(le)兩者的優(you)勢，將(jiang)類(lei)器(qi)官“種"在(zai)微型芯片(pian)上，形成(cheng)更接(jie)近真實體內條件(jian)的(de)微(wei)型生理(li)系(xi)統，可(ke)在(zai)體外(wai)長期(qi)培(pei)養並進行(xing)復雜生理(li)研究(jiu)。

隨著(zhe)傳(chuan)統藥(yao)物研發(fa)成(cheng)本高、周期長、動物(wu)實(shi)驗(yan)倫理(li)爭議等問題日(ri)益突(tu)出(chu)，類(lei)器(qi)官芯片以其(qi)高仿(fang)真性和預(yu)測(ce)能(neng)力(li)成(cheng)為(wei)全球(qiu)生(sheng)物(wu)醫藥(yao)領域(yu)的(de)重要突(tu)破(po)口(kou)。根據(ju)行(xing)業(ye)報告(gao)，全球(qiu)器(qi)官芯片市場(chang)將(jiang)從(cong)2018年的12億(yi)美(mei)元(yuan)增(zeng)長至(zhi)2030年的156億(yi)美(mei)元(yuan)，年復合增(zeng)長率(lv)達(da)24%。2022年，美國(guo)FDA更批(pi)準(zhun)基(ji)於(yu)類(lei)器(qi)官數據(ju)的(de)新藥(yao)進入(ru)臨(lin)床(chuang)試驗(yan)。

02：制造(zao)難在(zai)哪？為(wei)何(he)類(lei)器(qi)官“長不(bu)大(da)"？

盡管潛(qian)力(li)巨大(da)，類(lei)器(qi)官芯片的發(fa)展面(mian)臨(lin)諸多(duo)技術(shu)瓶頸，尤(you)其是(shi)在(zai)“結構(gou)構(gou)建(jian)"環(huan)節。最(zui)核(he)心(xin)的(de)難點(dian)之(zhi)壹(yi)在(zai)於(yu)缺(que)乏(fa)血(xue)管網(wang)絡。

沒有(you)仿生(sheng)毛細(xi)血(xue)管結構(gou)，營養和氧(yang)氣(qi)無(wu)法(fa)充(chong)分(fen)輸(shu)送至(zhi)芯片(pian)中央區(qu)域(yu)，導(dao)致(zhi)類(lei)器(qi)官生長受(shou)限(xian)、難以突(tu)破(po)壹(yi)定(ding)的(de)直徑(jing)的極(ji)限，無(wu)法(fa)模擬真實器(qi)官的復雜代謝(xie)過(guo)程，進(jin)而(er)限(xian)制了(le)其(qi)應用(yong)深度。

此外(wai)，芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)微(wei)通道的結構(gou)復雜度很(hen)高。要精(jing)確(que)制造(zao)出(chu)內徑(jing)小(xiao)於(yu)100微米(mi)、孔隙(xi)寬度(du)僅幾(ji)微米(mi)的三(san)維(wei)毛細(xi)血(xue)管網(wang)，僅靠(kao)傳(chuan)統光(guang)刻技術(shu)和普通(tong)3D打印(yin)遠遠無(wu)法(fa)實(shi)現。而(er)通(tong)道越(yue)小(xiao)、結構(gou)越(yue)復雜，對打印(yin)設備(bei)的(de)精(jing)度(du)和材(cai)料性能(neng)要求(qiu)越(yue)高，這(zhe)正是(shi)類(lei)器(qi)官芯片制備(bei)的(de)關(guan)鍵(jian)瓶(ping)頸。

03：摩方微納3D打印(yin)技術(shu)如何(he)破(po)局？

作(zuo)為(wei)超高精(jing)密(mi)3D打印(yin)領域(yu)的(de)創新者，摩方精(jing)密(mi)以其(qi)創新的面(mian)投(tou)影(ying)微立(li)體光(guang)刻（ PμSL）技術(shu)實現了(le)2μm級光(guang)學精(jing)度(du)制造(zao)，並兼容多(duo)種材(cai)料（如生物相(xiang)容性樹脂、水凝(ning)膠(jiao)、陶瓷漿(jiang)料等），能夠直接(jie)打印(yin)中空管狀(zhuang)毛細(xi)血(xue)管網(wang)絡與仿生(sheng)通道結構(gou)，構(gou)建(jian)復雜的微(wei)環(huan)境。

例(li)如，摩方microArch® S230系(xi)統成(cheng)功打印(yin)出具(ju)有(you)5層仿生血(xue)管網(wang)的類(lei)器(qi)官芯片，每層(ceng)含(han)14根平行(xing)血(xue)管通(tong)道和橫向支(zhi)撐(cheng)梁(liang)，通(tong)道內徑(jing)80μm，管壁開孔尺寸僅7~10μm，實(shi)現了(le)生(sheng)理級的(de)營養擴散(san)與流(liu)體灌(guan)註。這(zhe)項(xiang)技術(shu)直接(jie)突(tu)破(po)了(le)類(lei)器(qi)官“長不(bu)大(da)"的物(wu)理限制，使(shi)其能(neng)夠在(zai)芯片(pian)中持(chi)續生長30天(tian)以上，體積達(da)到厘(li)米級。

不(bu)僅(jin)如此，摩方的雙精(jing)度(du)設備(bei)支(zhi)持(chi)從(cong)2μm到(dao)100mm的跨(kua)尺(chi)度打印(yin)，具(ju)備(bei)智(zhi)能(neng)參數設置、精(jing)度(du)動態切(qie)換(huan)等功能(neng)，極(ji)大地(di)提(ti)升了打印(yin)效率(lv)和批量制造(zao)能(neng)力，為(wei)類(lei)器(qi)官芯片標(biao)準化(hua)生(sheng)產(chan)鋪平(ping)道路。

04：摩方技術(shu)“種出"了(le)哪些(xie)類(lei)器(qi)官？

在(zai)南(nan)昌(chang)大學第壹(yi)附(fu)屬醫院(yuan)、復旦大學與摩方聯合研究(jiu)中，科(ke)研人(ren)員在(zai)芯片(pian)中構(gou)建(jian)出(chu)厘(li)米級肺(fei)癌(ai)類(lei)器(qi)官。傳(chuan)統模型7天即停滯於(yu)200μm，而引(yin)入(ru)摩方制造(zao)的(de)血(xue)管化(hua)芯(xin)片後(hou)，類(lei)器(qi)官持續生長30天(tian)以上，形成(cheng)與真實腫瘤相(xiang)似(si)的(de)整合(he)結構(gou)，展現出(chu)更(geng)強的藥(yao)物反應(ying)特性。順鉑處(chu)理後(hou)，5天即可誘導(dao)大(da)範圍(wei)癌(ai)細(xi)胞雕亡(wang)，10天內(nei)實(shi)現清(qing)除(chu)。

通(tong)過(guo)灌(guan)註型芯片(pian)模擬子(zi)宮血(xue)管微(wei)環(huan)境，研究(jiu)人(ren)員成(cheng)功培(pei)養出(chu)保(bao)留(liu)孕(yun)酮受(shou)體（PR）、雌激素受體（ER）和細(xi)胞角(jiao)蛋(dan)白7（CK7）標(biao)誌(zhi)物表(biao)達(da)的子(zi)宮內(nei)膜(mo)癌(ai)類(lei)器(qi)官，形態與原(yuan)始(shi)腫(zhong)瘤(liu)高度(du)壹致(zhi)。相(xiang)較(jiao)對照(zhao)組(zu)，其(qi)對相(xiang)同(tong)卡(ka)鉑濃(nong)度下藥(yao)物的敏(min)感性顯(xian)著(zhu)增(zeng)強，可用(yong)於(yu)真實臨(lin)床(chuang)方案(an)模擬，表(biao)明(ming)其不(bu)僅突(tu)破(po)腫(zhong)瘤(liu)生(sheng)長尺(chi)寸限制，更(geng)精(jing)準(zhun)模擬腫(zhong)瘤(liu)微環(huan)境，還(hai)為(wei)藥(yao)物療效評估提(ti)供(gong)了(le)更可(ke)靠(kao)的模型基礎(chu)。

該類(lei)器(qi)官是將(jiang)摩方制備(bei)的(de)毛細(xi)血(xue)管芯(xin)片(pian)技術(shu)應用於(yu)腎臟(zang)類(lei)器(qi)官培養領域(yu)的(de)結果(guo)。其保留了遠端腎小(xiao)管標(biao)誌(zhi)物LRP2與腎臟(zang)遠端小(xiao)管標(biao)誌(zhi)物E-cadherin等(deng)腎(shen)組織(zhi)標(biao)誌(zhi)物表(biao)達(da)，並在(zai)芯片(pian)內響(xiang)應(ying)順鉑處(chu)理時(shi)真實呈(cheng)現出(chu)腎(shen)小(xiao)管擴(kuo)張(zhang)與細(xi)胞雕亡(wang)等病(bing)理特征，具(ju)備(bei)出(chu)色(se)的(de)毒理(li)測(ce)試能力(li)。

摩方制造(zao)的(de)微血(xue)管網(wang)絡增(zeng)強了病(bing)毒顆(ke)粒(li)對類(lei)器(qi)官的深度滲(shen)透(tou)，基於(yu)GFP陽(yang)性表(biao)達(da)細(xi)胞比(bi)率(lv)和熒光(guang)強度均優(you)於(yu)傳(chuan)統模型，為(wei)腺(xian)相(xiang)關病(bing)毒載(zai)體（rAAV）基因治療的臨(lin)床(chuang)前研究(jiu)提供(gong)了(le)創新平臺(tai)，有望(wang)加(jia)速基因療法臨(lin)床(chuang)轉化(hua)並提升(sheng)治(zhi)療效益。

利用摩方3D打印(yin)技術(shu)制造(zao)的(de)器(qi)官芯片系(xi)統已成(cheng)功用(yong)於(yu)構(gou)建(jian)大(da)體積的體外(wai)直腸(chang)癌(ai)類(lei)器(qi)官，實驗(yan)中表(biao)現出(chu)的(de)藥(yao)物響應(ying)與臨(lin)床(chuang)人(ren)體試驗(yan)高度(du)壹致(zhi)，驗(yan)證(zheng)其仿真度和預(yu)測(ce)能(neng)力(li)。

從(cong)乳腺(xian)癌(ai)外(wai)滲(shen)機(ji)制研究(jiu)，到內(nei)分(fen)泌胰(yi)腺(xian)芯(xin)片(pian)，再(zai)到用(yong)於(yu)腫瘤(liu)侵(qin)襲(xi)能(neng)力評(ping)估(gu)的(de)Transwell集(ji)成(cheng)類(lei)器(qi)官芯片，摩方設備(bei)被(bei)廣(guang)泛應(ying)用於(yu)壹線(xian)高校與醫院(yuan)的科(ke)研工作(zuo)中，相(xiang)關成(cheng)果(guo)已在(zai)多(duo)篇SCI期刊(kan)中呈(cheng)現。

05：以高精(jing)密(mi)科技之(zhi)力(li)，承載(zai)生命健(jian)康之(zhi)重

在(zai)全球(qiu)範圍(wei)內，類(lei)器(qi)官芯片的產(chan)業(ye)化(hua)與標(biao)準化(hua)路徑(jing)，正從(cong)實驗(yan)室向新藥(yao)研發(fa)、個(ge)性化(hua)治(zhi)療、疾病(bing)機制研究(jiu)不斷(duan)拓展(zhan)。摩方不僅提(ti)供(gong)設(she)備(bei)與材(cai)料，更在(zai)加工、自動化(hua)制造(zao)等(deng)方面(mian)構(gou)建(jian)起(qi)完整的(de)技術(shu)鏈條。其(qi)服(fu)務對象涵(han)蓋國(guo)內(nei)頂尖(jian)科研與醫療機構(gou)，並參與多(duo)個(ge)國(guo)家(jia)重點(dian)專項(xiang)，為(wei)國產(chan)醫療裝備(bei)提(ti)供(gong)重要技術(shu)支(zhi)撐(cheng)。

在(zai)醫學與工程(cheng)深度融(rong)合的時代，摩方精(jing)密(mi)以微(wei)米級技術(shu)紮根微觀世界，將(jiang)壹(yi)枚芯(xin)片變(bian)為(wei)模擬生(sheng)命(ming)的載(zai)體。從仿生血(xue)管網(wang)絡到(dao)厘(li)米級腫(zhong)瘤(liu)模型，每壹(yi)項(xiang)突(tu)破(po)都(dou)在(zai)縮短(duan)創新藥(yao)物走向臨(lin)床(chuang)的距(ju)離(li)，也在(zai)為(wei)更多(duo)患者提供(gong)更(geng)真實、更有效(xiao)的(de)治(zhi)療依據(ju)。更(geng)為(wei)重要的是(shi)，微納3D打印(yin)所具(ju)備(bei)的(de)跨(kua)尺(chi)度(du)制造(zao)能(neng)力，正(zheng)在(zai)成(cheng)為(wei)連接(jie)基礎(chu)科研與臨(lin)床(chuang)轉化(hua)的(de)橋梁。從(cong)厘(li)米級類(lei)器(qi)官到高通(tong)量藥(yao)物測試微球(qiu)芯(xin)片(pian)，從導(dao)流(liu)釘(ding)、內窺(kui)鏡(jing)到(dao)牙(ya)齒(chi)貼面(mian)，摩方持續拓展(zhan)生命(ming)健(jian)康的技術(shu)邊(bian)界，推動醫(yi)療產(chan)業(ye)向更(geng)安(an)全、個(ge)性化(hua)、智(zhi)能化(hua)方(fang)向發(fa)展。

類(lei)器(qi)官芯片不是(shi)終點(dian)，而是(shi)開始(shi)。摩方將(jiang)持(chi)續以技術(shu)之(zhi)力(li)，為(wei)生命(ming)健(jian)康提供(gong)堅(jian)實支(zhi)撐(cheng)，助力(li)醫(yi)療產(chan)業(ye)駛(shi)入(ru)更(geng)高精(jing)度(du)的新軌(gui)道。