研究男生身体，什么是人体器官芯片技术？

有关于什么是人体器官芯片技术？的题，想必不少人很想知道，关于研究男生身体这样的题一直是大家想了解的，就让小编为你揭晓案吧！

2023年10月，东南大学研究团队在精准医疗领域取得了令人瞩目的进展。成功研发出最先进的“人体器官芯片”。

早在2016年达沃斯世界经济论坛上，人体器官芯片生物医学技术就被评选为“十大新兴技术”之一，被认为是中国在生物医学领域必须攻克的关键技术。

什么是人体器官芯片技术？

“人体器官芯片”并不是单一的科学成果，而是干细胞科学、生物材料工程、纳米加工技术等多种前沿技术交叉融合的结果。

这些芯片是在体外构建的高度复杂的器官微生理系统，用于模拟人体组织的各种功能。这种设计不仅减少了动物和人体测试的需要，而且通过更有效地筛选和评估潜在新药，显着加速了药物开发过程。

纳米材料在这些技术创新中发挥了重要作用。

纳米材料由于其非常小的尺寸和非常特殊的物理化学性质，可以模仿生物系统中的细胞结构和功能。这些纳米材料通常以多种方式用于构建和支撑人体器官芯片的微观结构，提供更接近生物环境的条件，从而使药物检测结果更加准确。

图1多室淋巴结芯片可以测量免疫细胞对药物的反应的运动性。绘画

纳米材料微观世界的魔石

纳米材料，即先进的纳米级材料，受到科学界和工业界的广泛关注。

一纳米是一个非常小的单位，只有十亿分之一米。它们是如此之小，以至于完全超出了人眼的检测能力。

在电子显微镜下观察到的纳米粉末形式。绘画

人类头发的厚度约为80,000至100,000纳米，因此纳米尺度仅为人类头发厚度的1/100,000；普通纸的厚度约为100,000纳米，因此纳米尺度仅为厚度的1/100,000人的头发。做。它的生长速度约为每秒1纳米。

当材料缩小到纳米尺度时，颜色、强度、导电性和化学反应性等特性通常会发生显着变化。

这种变化主要是由于在纳米尺度上材料的表面积与体积之比显着增加，并且量子效应也开始变得重要。这种现象大大增加了纳米材料在医学、能源和信息技术等各个领域的潜在应用。

器官芯片设计理念

器官芯片不仅是生物技术的奇迹，也是细胞生物学和材料科学的交叉点。

该芯片的设计目的并不是复制完整的活体器官，而是通过将培养的细胞组装成三维组织结构来模拟人体器官的基本功能。关键目标是构建一个模拟人体生理状态的可控最小功能单元。

器官芯片结合了传统人类细胞培养方法的便利性和器官系统的高生物保真度。通过简单而复杂的工程技术，这些芯片可以创建具有可预测器官功能的最小单元。

利用芯片器官技术，科学家和医生不仅可以收集人类遗传学、生理学、病理学的多种信息，还可以大大降低药物研发过程中的风险，进一步推动精准医疗的实施。

器官芯片互连示意图。绘画

纳米材料在科技领域的各种应用

纳米材料在许多科技领域发挥着越来越重要的作用，不仅带来了革命性的变化，而且解决了一系列长期存在的题。

纳米技术给材料科学带来了前所未有的突破。例如，碳纳米管不仅极其耐用，而且非常轻。由于这种优异的性能，被广泛应用于飞机、豪华汽车、精密科学仪器等设备中。

纳米技术的应用显着提高了飞机的运行效率。绘画

碳纳米管可以显着减轻这些设备的整体重量，大大提高其运行效率和性能。

此外，纳米陶瓷刀质量仅为钢的六分之一，硬度却是钢的100倍，在日常生活中备受关注。

纳米材料在医学领域也具有巨大潜力。这些材料不仅可以促进更有效的药物制造，还可以通过纳米级精准输送将治疗药物直接输送到疾病部位。

该技术极大地提高了药物的治疗效果，同时显着减少了患者的副作用。例如，研究表明，利用仿生纳米材料进行药物输送，可以通过提高纳米结构的稳定性、减少药物渗漏题，实现更精准、更高效的肿治疗。

纳米技术还应用于人工关节、人工器官等仿生医用材料的生产，为医疗领域的创新提供了新的机遇。

纳米材料在能源和环保方面也表现出色。例如，兰州大学和俄罗斯人民友谊大学的研究人员开发了一种纳米混合催化剂，可以快速去除水中的污染物，而不需要强力的腐蚀性溶剂。这些纳米材料可以在短短几分钟内高效去除水溶液中的各种染料，显着提高水处理效率，为环境保护做出积极贡献。

纳米材料就像科技界的“乐高”，在各个领域展现出令人印象深刻的应用潜力。从高性能设备到医学研究和环境保护，纳米材料的应用正在给我们的生活带来深远的影响和积极的变化。

总体而言，纳米材料的应用范围不断扩大，为人类社会的各个领域带来巨大的福祉。相信未来，随着科学技术的不断发展，纳米材料的应用可能性将会不断扩大，给我们的生活带来更多的可能性。

参考

[1]NHallfors,AShanti,etal.多室淋巴结芯片可以测量免疫细胞对药物的反应。生物技术2021,82,19

[2]李伟等.核壳结构可调的径向梯度介孔碳纳米的可编程合成Chem,2021,7,1020-1032

[3]KRBouchard,GVunjak-NovakovicOrgans-on-a-Chip:药物开发中人体组织工程的快速途径CellStemCell2018,22,310-324

[4]Su,J,Musgrave,CB,Song,Y等人菌株通过碳纳米管载体增强分子电催化剂的活性。自然催化2023,6,818-828

[5]AMLevine,CSchierl,BSBasel,etal.组合二酮吡咯并吡咯-萘嵌苯超分子薄膜的单线态裂变JPhysChemC2019,123,1587-1595

[6]KIqbal,AIqbal,etal.混合金属有机结构/无机纳米催化剂在水介质中实现有机染料高效变色InorgChem2018,57,13270-13278

策划及制作

科普中国制造

作者丨Denovo科普团队

生产公司|中国科普博览会