一枚器官芯片背后的“创”与“智”

 

2018年4月2日，中国东南大学生物科学与医学工程学院赵远锦教授在进行“心脏芯片”的后续研究。新华社记者孙参摄

 

在位于苏州高新区太湖科学城功能片区的东南大学苏州医疗器械研究院，记者看到两种规格的器官芯片，分别只有U盘和硬盘大小。它们由高分子材料构成，里面包含很多“小通道”和“小房间”，如同透明的微型迷宫。像这样大小的器官芯片中，可以构建出几十个乃至上百个迷你人体器官。

 

“薄薄的一片巴掌大小材料，可以模拟人体器官，代替每年因实验而‘牺牲’的数以亿计的动物，在生命科学、制药化工、航空航天等领域为人类科学发展做出贡献。”东南大学苏州医疗器械研究院院长顾忠泽介绍。

 

形成新质生产力，发展未来产业是关键。作为一项变革性生物医学技术，器官芯片曾被世界经济论坛列为十大新兴技术之一。在这个具有颠覆性意义的技术领域，中国科研人员不断攻克关键核心技术，在国际竞技场上展现中国智慧。

 

顾忠泽介绍，借助微加工、3D打印、纳米自组装等技术，“盖”出模拟人体环境的“房子”，再往里面按程序化输入相关细胞，就能“长”出对应器官，并获得具有“生物活体”的器官芯片。

 

近期，2023年度中国生命科学十大进展公布，由顾忠泽领衔的项目“人体器官芯片及多模态精准测量方法构建”入选。

 

顾忠泽说，科研团队攻克生物力测量、功能图像分析、高仿真体外微环境构建、片上传感分析等关键核心技术，取得多项国内外领先成果，包括在国际上首开太空人工血管组织芯片研究先河等。

 

生物医药产业事关国计民生，是发展新质生产力的重要领域。国家发展改革委印发的《“十四五”生物经济发展规划》将“面向人民生命健康的生物医药”作为生物经济四大重点领域之一。

 

 

2018年4月2日，东南大学向社会通报，该校生物医学工程学院生物电子学国家重点实验室赵远锦教授课题组，最新研发出一种可变色的“心脏芯片”。新华社记者孙参摄

 

器官芯片是生物医药产业发展的生动缩影。当前，苏州生物医药产业进入加速增长的爆发期，新药研发、高端医疗器械、生物技术及新兴疗法等重点产业集群快速崛起，集聚生物医药企业3800多家，2023年实现产值2100多亿元。

 

眼下的苏州，生物医药产业创新集群蓬勃发展，产业链与创新链深度融合，内生创新动力进一步增强，产业基础高级化、产业体系现代化图景愈加清晰。

 

“器官芯片不是单一、孤立的科研成果，而是由诸如干细胞科学、生物材料工程、纳米加工技术等多领域前沿技术交叉集成而来。”东南大学苏州医疗器械研究院院长助理陈早早解释说，器官芯片不仅是生物医学的突破，更是多学科集成创新的结晶。

 

发展新质生产力，重在创新生产要素配置方式，发挥市场在资源配置中的决定性作用，为未来产业培育营造良好发展环境。

 

为引导生物医药和大健康产业集聚发展，苏州设立总规模50亿元的苏创生物医药大健康创业投资基金，旨在通过股权投资和招投联动方式，为生物医药大健康领域早期优质项目和领军人才项目加码赋能。

 

苏州还推动建设创新联合体，鼓励生物医药龙头企业牵头，会同行业企业、知名大学、科研机构、海外离岸创新中心、科技服务机构和金融机构等，自愿组建创新联合体。

 

细胞培养一次性反应袋是单抗生产的关键设备，过去长期依赖进口。信达生物制药（苏州）有限公司与材料科学姑苏实验室联合研发，通过改进膜材料与结构攻克反应袋关键材料制备难题，产品在信达生物成功应用后，面向全行业大规模推广。

 

在中国，器官芯片产业发展主要依托企业、高校、医院、研究机构等创新资源的技术合作与成果转化，产业集聚区覆盖珠三角、长三角及北京等地。

 

根据统计，2022年中国的人体器官芯片市场规模约0.05亿美元，占全球的5.69%，预计2023年市场规模将达0.13亿美元，占全球的10.8%。

 

在备受瞩目的器官芯片领域，处于国内领先地位的苏州已完成器官芯片体系全链条建设，攻克了类器官生成和培养、功能性细胞外支架材料、组织微器官三维成像和精准测量等多项核心技术壁垒。

 

顾忠泽介绍，未来科研团队将开发高仿真体外人源化生理、病理模型，通过这项前瞻性技术，推动中国药物创制和精准诊疗行业弯道超车。（刘巍巍）