传统方法耗资巨大

　　新药在上市前需要大量的药代动力学、毒性和活性评价等临床前药物筛选过程。传统方法以动物试验为主，周期很长，耗费巨大，又有伦理纠纷。同时，为了研究新药对人体的影响，科学家们开始在培养皿里培养人体细胞，看看这些新药对人体细胞是不是有毒副作用。但是小鼠和人类离体细胞并不能替人类把好试药的大门。据统计，临床试验的新药，最终仅有10.8%真正进入临床，90%因为疗效不好甚至是对人体有毒副作用而被淘汰。因此，新药研发时间漫长，耗资巨大。据统计，现在一种新药面市，平均研发费用竟高达10亿美元，历时长达8-14年。

　　芯片模拟人体环境

　　在新药的临床前实验中，使用小白鼠模型能够了解新药对整体的影响，但不能很好地反映新药对人体的影响；使用体外培养的人体细胞，却缺乏整体的把握。全球科学家都在寻找一种更加迅速、有效的临床前实验方法,缩短药物研发周期，降低研发费用。早在10多年前，美国康奈尔大学的研究人员首次提出设想：用人体不同器官的细胞在芯片上构建人体组织，模拟人体环境。

　　自2012年起，美国计划投入7500万美元启动人体器官芯片的研发。如今，美国哈佛大学Wyss研究所，已经使用制作计算机芯片的技术，将活的人体器官细胞植入到芯片上，通过微流控技术芯片，模拟出人体肺泡在呼吸过程中的收缩生理过程。在我国，利用微流控技术开发的器官芯片正在模拟人体的肠营养、肝肠代谢、口腔、卵巢、肾脏等功能。

　　据介绍，微流控芯片是21世纪最重要的科技前沿领域之一，是通过对微米级通道网络内流体的驱动和控制，把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块厘米尺度的芯片上，最终实现“芯片实验室”。中科院大连化学物理研究所教授林炳承告诉记者，微流控芯片单元结构的尺度，使它有可能同时容纳分子、细胞、仿生的组织，甚至器官，而芯片特殊的流体精准操控体系又能同时捕捉物理、化学和生物数据。

　　逐步替代动物实验

　　目前，微流控芯片已被业界公认为当今对哺乳动物细胞及其环境进行精准操控的主流平台。林炳承教授带领团队，利用微流控芯片技术先后构建了肿瘤细胞三维共培养模型、肿瘤多器官转移的模型等，实现了在生物体外测试研发中肿瘤药物的实际药效。与此同时，科研人员还研发成功了一种使多种细胞及组织在体外共存的类器官多功能微流控芯片。该芯片可以同时测定药物的吸收、分布、代谢、消除等药代动力学参数、进行药物的抗肿瘤和肝毒性评价，初步具备了试验用动物的功能。 

　　据了解，这种芯片还可任意更换其中的细胞和组织种类，变身各种“器官”功能用于药物研发中的临床前试验，为最终取代临床前动物试验迈出了重要的一步。