在制药行业，新疗法的开发需要经过一系列长期的测试和严格的政府审查。从理论到药物批准的漫长历程充满了挑战。其中最大的挑战无疑是目前的测试方法，即在进行人体试验之前先进行动物实验。除了面临伦理方面的批评外，在不同生物体上测试药物也存在差异。即便如此，最新数据显示，仅在美国，每年就有超过1.1亿只动物在实验室中被处死。

3D打印的器官芯片，图片来自：Alex Parrish/弗吉尼亚理工大学

那么我们能做些什么呢？事实上，美国国立卫生研究院（NIH）最近宣布拨款180万美元用于一个项目，旨在开发解决方案，终止这种类型的测试。该团队汇集了来自佐治亚理工学院、弗吉尼亚理工学院和哈佛医学院等多家机构的专家，并由3D打印微流体公司Phase Inc.的联合创始人Jeff Schultz领导。

“芯片器官”是如何产生的？

事实上，所有团队成员已经在这一研究领域合作多年。从现在开始，他们将结合自己的专业知识和Phase Inc.的3D打印技术来克服剩余的挑战。这种创新方法利用了器官芯片技术，其中由微流体制成的小型设备模拟人体器官的功能。通过在这些基于细胞的平台上测试药物，研究人员可以获得有关药物在人体中如何发挥作用的更准确、更可靠的数据。

药物研发中最重要的障碍之一是血脑屏障，这是一种由血管和组织组成的复杂网络，它只允许水和氧气等必需物质通过，同时阻止有害物质通过，从而保护大脑。很多有前途的药物在临床试验中失败，因为它们无法跨越这一屏障。

该团队的关键成员Rafael Davalos强调了这一挑战：“临床试验中治疗失败的原因是它们无法穿过血脑屏障。现实情况是，实验室制造的设备不起作用，它们允许过多物质通过。这给出了分子可以通过的错误信息，当你进入临床试验时，药物会失效，因为人类大脑的情况没有得到正确的复制。”为了解决这个问题，该团队正在使用Phase公司专有的3D打印方法，以前所未有的精度开发微流体，创建血脑屏障和其他器官的真实模型。

Jeff Schultz（左）和Rafael Davalos（右），图片来自：Phase Inc

Jeff Schultz在3D打印方面的专业知识对这个项目起到了重要作用。通过设计模拟人体静脉曲率、大小和功能的微流体装置，Schultz旨在复制人体的动态环境。这种方法可以更准确地进行药物测试，比传统的平面细胞培养方法更接近真实情况。

“我们正在构建一种比其他微流体更真实地模拟人体几何形状的设备，”Schultz解释道。“利用3D打印的设计自由度，我们可以制造出具有与人体相同的曲率、静脉大小和功能的设备。我们可以放入类似于心脏的瓣膜，这些瓣膜可以适应脉动的机械应力。这让我们有机会看到比细胞平放在培养皿中更接近现实的结果，这种结果在其他传统的微流体设备中已经实现，但尚未应用于血脑屏障。”

通过创建这些合成模型，该团队希望彻底改变药物测试流程，提供一种比动物测试更可靠、更符合伦理、更人性化的替代方案。这可以实现更快、更安全、更有效的药物开发，最终改善无数人的生活质量。

在制药行业，新疗法的开发需要经过一系列长期的测试和严格的政府审查。从理论到药物批准的漫长历程充满了挑战。其中最大的挑战无疑是目前的测试方法，即在进行人体试验之前先进行动物实验。除了面临伦理方面的批评外，在不同生物体上测试药物也存在差异。即便如此，最新数据显示，仅在美国，每年就有超过1.1亿只动物在实验室中被处死。

3D打印的器官芯片，图片来自：Alex Parrish/弗吉尼亚理工大学

那么我们能做些什么呢？事实上，美国国立卫生研究院（NIH）最近宣布拨款180万美元用于一个项目，旨在开发解决方案，终止这种类型的测试。该团队汇集了来自佐治亚理工学院、弗吉尼亚理工学院和哈佛医学院等多家机构的专家，并由3D打印微流体公司Phase Inc.的联合创始人Jeff Schultz领导。

“芯片器官”是如何产生的？

事实上，所有团队成员已经在这一研究领域合作多年。从现在开始，他们将结合自己的专业知识和Phase Inc.的3D打印技术来克服剩余的挑战。这种创新方法利用了器官芯片技术，其中由微流体制成的小型设备模拟人体器官的功能。通过在这些基于细胞的平台上测试药物，研究人员可以获得有关药物在人体中如何发挥作用的更准确、更可靠的数据。

药物研发中最重要的障碍之一是血脑屏障，这是一种由血管和组织组成的复杂网络，它只允许水和氧气等必需物质通过，同时阻止有害物质通过，从而保护大脑。很多有前途的药物在临床试验中失败，因为它们无法跨越这一屏障。

该团队的关键成员Rafael Davalos强调了这一挑战：“临床试验中治疗失败的原因是它们无法穿过血脑屏障。现实情况是，实验室制造的设备不起作用，它们允许过多物质通过。这给出了分子可以通过的错误信息，当你进入临床试验时，药物会失效，因为人类大脑的情况没有得到正确的复制。”为了解决这个问题，该团队正在使用Phase公司专有的3D打印方法，以前所未有的精度开发微流体，创建血脑屏障和其他器官的真实模型。

Jeff Schultz（左）和Rafael Davalos（右），图片来自：Phase Inc

Jeff Schultz在3D打印方面的专业知识对这个项目起到了重要作用。通过设计模拟人体静脉曲率、大小和功能的微流体装置，Schultz旨在复制人体的动态环境。这种方法可以更准确地进行药物测试，比传统的平面细胞培养方法更接近真实情况。

“我们正在构建一种比其他微流体更真实地模拟人体几何形状的设备，”Schultz解释道。“利用3D打印的设计自由度，我们可以制造出具有与人体相同的曲率、静脉大小和功能的设备。我们可以放入类似于心脏的瓣膜，这些瓣膜可以适应脉动的机械应力。这让我们有机会看到比细胞平放在培养皿中更接近现实的结果，这种结果在其他传统的微流体设备中已经实现，但尚未应用于血脑屏障。”

通过创建这些合成模型，该团队希望彻底改变药物测试流程，提供一种比动物测试更可靠、更符合伦理、更人性化的替代方案。这可以实现更快、更安全、更有效的药物开发，最终改善无数人的生活质量。