多器官微流控芯片将不同器官和组织的细胞在芯片上培养，以微通道相连，实现多器官集成化，以考察其相互作用或建立一个系统，用于体外药物筛选。芯片中可集成数个经过特殊设计的微培养室、灌注通道并同时培养多种细胞，利用微流控技术可以产生精确可控的流体剪切力、周期性变化的机械力和溶质浓度梯度变化的灌注液。利用这些平台优势，多器官微流控芯片可以用于细致地分析组织、器官特异性应激反应，例如循环免疫细胞的募集、对药物、毒素或其他刺激因素的应答等。除此之外，将多个模拟不同器官、组织的芯片，按照体内的关系，用血管内皮组织、血细胞或是流体介质将其连接起来，就能在体外模仿体内不同器官、组织之间的生理作用和药物分布等。
图1所示为 MOC系统装置，图1（a）包括两个聚碳酸酯盖板，PDMS-玻璃芯片用于承载血流回路（粉红色）和排泄流动回路（黄色）；数字分别代表肠道（1），肝脏（2），皮肤（3）和肾脏（4）组织的4个组织培养隔室。多器官芯片布局的顶视图示出了血液回路中的3个测量点（A，B和 C）的位置以及排泄回路中的两个测量点（D，E）。该装置用微泵设备来控制流体的顺时针和逆时针流动，以微通道相连接，在芯片上培养构建了可容纳肠、肝、皮肤、肾4个器官的MOC系统，通过两个流动回路模拟模拟药物在肠内吸收、肝脏代谢以及肾脏排泄，用于体外检测候选药物安全性和有效性评估。应用该系统体外模拟了人体内葡萄糖代谢的环境，结果显示芯片“口服”药物，吸收后药物通过模拟的血液循环，经过肝脏，然后进入皮肤和肾脏，到达肾脏器官模型代谢并经肾尿液排出，进一步验证了葡萄糖在小肠内的代谢途径。此外，还有相关研究共培养神经球和肝球体，构建神经系统-肝脏多器官微流控芯片，用2，5-己二酮研究其对组织的毒性作用和代谢途径，通过测定葡萄糖消耗量和乳酸产量作为MOC系统代谢活动的指标。在肝中，正己烷可能以解毒途径或者生物活化途径代谢为己醇，经过血液到达大脑产生毒害作用，实验中对两种不同浓度的2，5-己二酮的毒性测定结果表明其诱导了神经球和肝微组织中的高度细胞凋亡。
图１ 多器官微流控芯片设计示意图
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