人体器官芯片仿生系统

人体器官芯片是2010年诞生的一项变革性生物医学新技术，人体器官芯片指的是一种在芯片上构建的器官生理微系统，它以微流控芯片为核心，通过与细胞生物学、生物材料和工程学等多种方法相结合，可以在体外模拟构建包含有多种活体细胞、功能组织界面、生物流体和机械力刺激等复杂因素的组织器官微环境，反映人体组织器官的主要结构和功能特征。它可在体外模拟人体不同组织器官的主要结构功能特征和复杂的器官间联系，用以预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应，在生命科学和医学研究、新药研发、个性化医疗、毒性预测和生物防御等领域具有广泛应用前景。

（一）功能应用

Kirkstall Ltd.专利技术的Quasi Vivo®器官芯片微生理系统又称为微流体“芯片上器官”系统，具有相互连接的细胞培养单元，为类器官生长提供更具生理相关性的体内微环境。

（二）性能特点

Quasi Vivo® 作为一种先进的器官芯片系统，专门设计用于解决学术和工业研究人员在开展体外和体内研究时遇到的主要问题，具有下列性能优势：

功能延展性强

允许独立、可控的空气、气体或液体层流流向顶端和基底外侧

满足多器官共培养，细胞间的信号传递等实验要求

可选择气液界面，液液界面，支架和流动方案的多样化培养方式

成像友好；

易于获取样本

模拟生物力学和浓度梯度

便携和易于操作，占地面积小，节省空间，可兼容标准实验室的孵化器

（三）产品应用案例及发表文献

1) Berger E, Magliaro C, Paczia N, Monzel AS, Antony P, Linster CL, Bolognin S, Ahluwalia A, Schamborn JC. Millifluidic culture improves human midbrain organoid vitality and differentiation. Lab Chip, 2018, 18, 3172-3183.

在本研究中，作者建立了一个在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片微流体条件下稳定的脑类器官培养物，并将其与使用计算流体动力学（CFD）和常规实验方法中的连续轨道振荡方法进行了比较。CFD分析是为了确定在两种实验装置中计算出的氧气量的差异是否可以用来解释在两种条件下培养的类器官中观察到的任何差异。这一比较显示了培养质量的改善，包括一个减少的“死核心”，并被模型证实，并增加了多巴胺能分化。

在本研究中，作者使用upcyte®人肝细胞在体外生成肝类器官，在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片中进一步培养10天后，这些肝类器官表现出典型的肝实质功能特征，包括细胞色素P450、CYP3A4、CYP2B6和CYP2C9的活性，以及一些标记基因和其他酶的mRNA表达。

3) Cancer cells grown in 3D under fluid flow exhibit an aggressive phenotype and reduced responsiveness to the anti-cancer treatment doxorubicin, Tayebeh Azimi, Marilena Loizidou & Miriam V. Dwek ,Scientific Reports volume 10, Article number: 12020 (2020)

在该实验过程中，癌细胞被制备成一个密集的3D团块，创造了一个在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片流体流动条件下的肿瘤类器官，将肿瘤类器官暴露于流体和压力的生理条件下，会导致其生长、形态和对化疗挑战的敏感性的变化。该模型系统为组织密度和流体流动的作用提供了关键证据，并为使用3D模型作为癌症药物测试平台的研究人员提供参考。

4）Geddes, L., Themistou, E., Burrows, J. F., Buchanan, F. J., & Carson, L. (2021). Evaluation of the In Vitro Cytotoxicity and Modulation of the Inflammatory Response by the Bioresorbable Polymers Poly(D,L-lactide-co

glycolide) and Poly(L-lactide-co-glycolide). Acta Biomaterialia, 134, 261-275.

医疗设备必须进行一系列的测试，以确保其在临床使用中是安全的，这些测试由国际标准化组织（ISO）规定。每个医疗设备都需要进行细胞毒性分析，这通常是体外生物相容性测试的第一步。这些测试提供了一种高效的方法来确定一种物质或一种物质对活细胞的细胞毒性，然而，它们的使用有限，因为它们不能用于确定细胞死亡的原因。在生物材料开发的早期阶段测试体外免疫反应目前还没有纳入标准程序。深入了解体外细胞对生物材料的反应将有助于早期检测和预测潜在的不良反应。

为了复制体内环境和增加生理相关性，本文作者采用了Kirkstall Quasi Vivo®“芯片上的器官”流动培养系统，用于测试聚合物样品。

（四）产品用户概况

全球使用Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片微生理系统的学术及研究机构已超过100+个，遍布美国、英国、法国、瑞典、奥地利、意大利、荷兰、瑞士、日本等。目前器官芯片微生理系统已成功用于以下类器官模型的构建：

（五）品牌制造商简介

Kirkstall Ltd. 成立于2006 年，是 Braveheart Investment Group plc 的子公司，总部位于英国约克。Kirkstall开发了一种创新的微生理系统的器官芯片模型Quasi Vivo®。作为器官芯片技术的领导者，Kirkstall已经建立了牛津大学生物医学工程研究所等著名的大学实验室的庞大用户群，产品在全球范围内享有盛誉。

北京基尔比生物科技有限公司是Kirkstall ltd.授权在中国的唯一和独家总代理商，全面负责Kirkstall公司旗下所有产品在中国的销售，市场推广和技术支持等事宜。