器官芯片(OoC)系统是一种体外微流控模型,它比二维模型更精确地模拟整个组织的微观结构、功能和物理化学环境。尽管OOC仍处于婴儿期,但预计它将为无数应用带来突破性的好处,使更多与人类相关的候选药物疗效和毒性研究成为可能,并为人类疾病的机制提供更深入的见解。药物筛选中对器官芯片的需求增加,特别是在美国,北美研发计划的增加以及OOC关键参与者的增加预计将推动未来几年市场的增长。传统上,环境毒物对人类健康的不良影响是通过体外试验进行检测的。器官芯片(OOC)是一个新的平台,可以在体外分析(或3D细胞培养)和动物试验之间架起桥梁。微环境、物理和生化刺激以及适当的传感和生物传感系统可以集成到OOC设备中,以更好地再现体内组织和器guan的行为和代谢。虽然OOC已被研究用于药物毒性筛选,但其在环境毒理学分析中的应用却很少。器官芯片的开发涉及到多学科的交叉领域,整合微加工、微流控技术、新材料、流体物理和生物组织工程等技术。微流控器官芯片市场现状
器官芯片有潜力为生理相关的体外药物测试提供更好的试验预测,能避免由于2D细胞培养和动物实验等模型缺乏预测性而导致的失败。这些器官芯片帮助制药公司更换动物细胞、人与动物的比较研究、药物和化妆品的毒性研究、开发疫苗和药物以应对生物恐bu主义威胁等。对个性化药物的需求以及器官芯片在制药行业之外的广泛应用是为市场参与者创造增长机会的主要因素。一些主要参与者也在增加产品发布,旨在扩大其产品组合,预计未来将进一步扩大其市场。英国CNBio的Physiomimix器官芯片正是基于实现此远大目标而应运而生。肠道类器官芯片官方代理商PhysioMimix 器官芯片接近小的培养箱和冰箱的尺寸,适合安装在大多数实验室空间,包括较小的工作台空间。
微流控器官芯片的微流体通道中可以包含各种各样的复杂组件,例如微泵系统,混合室,合成基质,传感器(可以集成到在线数据记录器中),阀门和可单独控制的气动管线。必须为多器官芯片MPS建立细胞交流的途径,这可能涉及可溶性因子或细胞跨基质迁移。可调的流速,MPS内和MPS外的混合和分布,以及可调节的氧合水平为研究人员优化细胞活力或提出实验性问题提供了高度的灵活性。微流控器官芯片这些紧凑且适应性强的系统背后是各种各样的设计和制造方法。计算机辅助设计工具用于生成微流体和微电子系统的数字3D设计,可以将其导入3D打印软件(也称为“叠加制造技术”)。组织工程支架的生产中存在多种3D打印方法。基于挤压的3D打印是一种成熟的方法,它使用逐层工艺直接沉积热塑性或热固性材料。相反,采用立体光刻技术来印刷整个微流体系统,并利用光和光反应性材料引起空间控制的光聚合。
器官芯片大规模使用还需解决多个方面的难题,包括原代细胞的获取、特制培养辅助试剂的商品化,以及芯片耗材成本的降低,实验模型操作的简化。除了用于药物开发,器官芯片还可在多个领域发挥 无可比拟的作用,包括环境毒理学评估,化妆品有效和安全性评估等。器官芯片的一个主要应用包括体外评估药物毒性,毒性是候选药物失败以及上市药物退市的主要原因,涉及到的靶组织主要包括肝脏、心脏等组织,目前开发的器官芯片模型在这些组织中具已经具备成熟的毒性评估模型。英国CN Bio的Physiomimix器官芯片正是基于实现此远大目标而应运而生。器官芯片的工作原理是什么?
微物理系统(MPS)又称OrganonChip(OOC)、器官芯片,旨在表征人体组织的结构和功能特征。与传统的二维平皿细胞培养相比,MPS可以利用多种细胞类型,在三维支架中培养,在灌注状态下模拟组织中的血流。它们可用于临床前药物吸收、分布、代谢和排泄(ADME)研究,以获得相关的人体数据,并有助于告知剂量方案和有效药物浓度等参数。MPS包含一系列平台,这些平台通过使用微工程技术(通常与3D微环境结合使用)来模仿组织功能的各个方面。此类系统已报告为3D球体,类器guan,器官芯片,静态微图案技术和非物理芯片模型。和传统的静态2D细胞培养的方式比较,器官芯片能提供细胞自我组装和生长的接近人体内的环境。多器官芯片*近进展
器官芯片器件在医药和生物医学领域的应用潜力巨大,因此在学术界和工业界得到了极大的研究。微流控器官芯片市场现状
肠道药物吸收的测定通常采用静态2D单层培养中的结肠腺ai细胞(Caco-2)。尽管它们很受欢迎,但Caco-2分析存在固有的局限性,导致对细胞瓶药物转运的严重预测不足。创新的器官芯片技术为克服这一问题提供了机会,因为可以更精确地复制体内条件。改善肠道MPS上皮屏障的完整性是当务之急,这可以通过测量跨上皮电阻来评估。为了实现这一目标,英国CNBio的Physiomimix已经将Caco-2细胞与其他肠细胞(如杯状粘膜细胞)共培养,以提供进一步的复杂性并补充动态灌注模型。微流控器官芯片市场现状
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