當研究疾病或者測(ce)試(shi)潛在的(de)(de)藥物(wu)療法時(shi)，研究人員(yuan)通常借助于(yu)培養(yang)皿中(zhong)的(de)(de)細胞或者利用實驗室動物(wu)開展的(de)(de)試(shi)驗。但最近(jin)，科學家開發出一(yi)種不(bu)同的(de)(de)方(fang)法：能(neng)模擬(ni)人類(lei)器(qi)官功能(neng)并且(qie)可充當更(geng)廉價和更(geng)高效工具的(de)(de)器(qi)官芯片小型設備。

現在，研(yan)(yan)究人員(yuan)創建(jian)了一(yi)種尤其適合建(jian)立動(dong)(dong)(dong)脈粥樣硬化模型(xing)的新(xin)設備(bei)(bei)。動(dong)(dong)(dong)脈粥樣硬化是(shi)導致心臟病和中(zhong)風的首要(yao)原因(yin)。在一(yi)篇1月2日(ri)發(fa)表于(yu)(yu)美國物(wu)(wu)(wu)理聯(lian)合會出版集團所(suo)屬(shu)《應(ying)用物(wu)(wu)(wu)理快報—生(sheng)物(wu)(wu)(wu)工程》雜志的論文(wen)中(zhong)，研(yan)(yan)究人員(yuan)展示了新(xin)設備(bei)(bei)如何(he)被(bei)用于(yu)(yu)研(yan)(yan)究血管細胞中(zhong)發(fa)生(sheng)的重要(yao)炎癥反應(ying)。這種方式是(shi)無法利用動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)(wu)模型(xing)實現的。

“動(dong)脈粥樣硬化是一種(zhong)非(fei)常重要和(he)復雜的(de)疾病(bing)(bing)。”新加坡南洋理工大學(xue)生物醫(yi)學(xue)工程師Han Wei Hou介(jie)紹說。當脂肪、膽固醇和(he)血液中的(de)其他物質形(xing)成在動(dong)脈壁內(nei)層堆積的(de)斑塊時，這種(zhong)疾病(bing)(bing)便會出現(xian)。

理(li)解是什么在調(diao)控這種異(yi)常的(de)(de)血(xue)(xue)管收(shou)縮，對于研(yan)(yan)究(jiu)和(he)治療(liao)血(xue)(xue)管疾病以及(ji)(ji)預防急性(xing)心(xin)肌梗死至關(guan)重要。Hou表示，當研(yan)(yan)究(jiu)人員此前開發出(chu)針對血(xue)(xue)管的(de)(de)器官芯(xin)片模型時，這些設備更多地關(guan)注重新創建血(xue)(xue)管的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物復雜性(xing)，而非其形狀和(he)幾何結構——動脈粥樣硬化的(de)(de)關(guan)鍵因素。“該疾病不僅涉及(ji)(ji)內皮功能紊亂的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物學方面，還和(he)血(xue)(xue)液(ye)流動的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物力學相關(guan)。”

為(wei)此，研究(jiu)人員創(chuang)建了一(yi)種裝在(zai)1平方英寸芯片(pian)上(shang)(shang)的(de)設備。該設備含(han)有兩個由很薄的(de)聚合物柔性(xing)膜(mo)隔開的(de)堆疊腔室。底部(bu)(bu)含(han)有空氣，上(shang)(shang)方則(ze)含(han)有在(zai)機(ji)械性(xing)能上(shang)(shang)同血(xue)液(ye)類似的(de)流(liu)(liu)動流(liu)(liu)體。研究(jiu)人員在(zai)膜(mo)上(shang)(shang)方充滿(man)流(liu)(liu)體的(de)腔室內(nei)生長出排列在(zai)血(xue)管內(nei)部(bu)(bu)的(de)內(nei)皮細胞。隨后(hou)，他們(men)將空氣抽(chou)進底部(bu)(bu)腔室，從而使腔室像氣球(qiu)一(yi)樣(yang)伸展并且形成阻止流(liu)(liu)體流(liu)(liu)動的(de)氣泡。這一(yi)過程模擬了血(xue)管收縮。

充滿流(liu)體(ti)的腔室收縮(suo)，導致流(liu)體(ti)在(zai)某些(xie)區(qu)域更快地流(liu)動并在(zai)另外一(yi)些(xie)區(qu)域流(liu)動得更慢。當研究人(ren)員在(zai)持續(xu)但緩慢的流(liu)體(ti)流(liu)動條件下生長細胞時，內(nei)皮細胞能(neng)長出并表達(da)一(yi)種(zhong)名為ICAM-1的蛋白。該蛋白同炎癥存在(zai)關聯，并且(qie)在(zai)動脈粥樣硬化的發展過(guo)程中起到(dao)重要作用。

研究人(ren)員發(fa)現(xian)，當用(yong)人(ren)類血(xue)液替代細(xi)(xi)胞(bao)培養基(ji)時，更多的(de)被稱為單核細(xi)(xi)胞(bao)的(de)免疫(yi)細(xi)(xi)胞(bao)在低流速區同內皮細(xi)(xi)胞(bao)結合。單核細(xi)(xi)胞(bao)是(shi)導致脂質(zhi)(zhi)堆積(ji)的(de)主(zhu)要(yao)原因，而(er)脂質(zhi)(zhi)堆積(ji)最(zui)終會(hui)發(fa)展成引發(fa)動(dong)脈粥樣硬化的(de)斑塊(kuai)。