“只有一個(gè)記憶卡大小的人體器官微縮模型，可以使研究人員用前所未有的方式檢驗(yàn)生物機(jī)制和行為、檢驗(yàn)過(guò)程、控制過(guò)程，為醫(yī)學(xué)和藥物制造帶來(lái)徹底的變革。”2016年世界達(dá)沃斯經(jīng)濟(jì)論壇上，器官芯片被評(píng)為十大新興技術(shù)之一，成為與區(qū)塊鏈、納米傳感器、石墨烯等新興技術(shù)并列的十大創(chuàng)新技術(shù)。于生物醫(yī)藥領(lǐng)域而言，器官芯片將極有可能成為又一顛覆性前沿技術(shù)，為生物醫(yī)藥研發(fā)難題提供解決方案。

器官芯片應(yīng)運(yùn)而生。麥姆斯咨詢(xún)研究分析，器官芯片有潛力為生理相關(guān)的體外藥物測(cè)試提供更好的試驗(yàn)預(yù)測(cè)。每年可節(jié)省數(shù)億美元的開(kāi)發(fā)成本，縮短藥物開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能避免由于2D細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等替代模型缺乏預(yù)測(cè)性而導(dǎo)致的失敗。

生物組織工程和微流控技術(shù)的結(jié)合，使三維人體器官生理微系統(tǒng)，如活體細(xì)胞、組織界面、生物流體、機(jī)械力等器官“微環(huán)境”關(guān)鍵要素得以在這一塊方寸之間的器官芯片上構(gòu)建。人類(lèi)器官結(jié)構(gòu)和功能特征也由此實(shí)現(xiàn)在人體外的重現(xiàn)。

基于這塊芯片，呼吸的“肺”、跳動(dòng)的“心臟”、流動(dòng)的“血管”……開(kāi)始剝離開(kāi)與人類(lèi)具有種屬差異的動(dòng)物體獨(dú)立于人體外而存在。器官芯片將為實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)度以及研發(fā)進(jìn)程帶來(lái)大幅提升。

事實(shí)上當(dāng)2010年器官芯片的概念剛傳入國(guó)內(nèi)，大橡科技核心人員便開(kāi)始對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行研究學(xué)習(xí)。十多年的研究經(jīng)歷，使得其核心人員兼具微流控芯片技術(shù)及細(xì)胞組織工程學(xué)的專(zhuān)業(yè)見(jiàn)解。其中，大橡科技CTO肖榮榮研究?jī)?nèi)容便橫跨生物技術(shù)、微流控芯片、生物組織工程、分子生物學(xué)在內(nèi)的多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。

核心技術(shù)的研發(fā)能力成為了大橡科技得以在仍處于萌芽期的器官芯片市場(chǎng)中，成為佼佼者的一大原因。

目前，大橡科技已研發(fā)出三款器官芯片平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了腫瘤、肝、血腦屏障、肝－腫瘤、血腦屏障－腫瘤等多種器官芯片模型，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞從2D維度向3D維度的跨越。

可能與不可能：器官芯片的前世今生

2004年，全球第一篇關(guān)于器官芯片的研究文章發(fā)表，提出了這一概念。2010年，在中美兩國(guó)器官芯片研究仍基本處于同一起跑線(xiàn)時(shí)，美國(guó)政府開(kāi)始有組織、系統(tǒng)性的支持器官芯片研究及后續(xù)產(chǎn)業(yè)化，對(duì)器官芯片研發(fā)投入了大量資源。

盡管中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)在2010年前后也開(kāi)始投入更多精力研究器官芯片技術(shù)，科技部也在2013年推出器官芯片重大專(zhuān)項(xiàng)。但器官芯片行業(yè)在國(guó)內(nèi)整體仍缺乏資金和政府系統(tǒng)性組織的支持，停留在科研層面，多是科研性文章產(chǎn)出，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用極少，行業(yè)發(fā)展相對(duì)落后。

相較于國(guó)內(nèi)以動(dòng)物模型使用為主的新藥臨床前試驗(yàn)，歐美藥企由于對(duì)試驗(yàn)精準(zhǔn)度、研發(fā)回報(bào)率的追求，使其持續(xù)加大在器官芯片研究使用上的投入。器官芯片已逐漸成為其減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、推動(dòng)新藥研發(fā)的重要工具。

過(guò)去，國(guó)內(nèi)藥企以研制仿制藥為主，對(duì)臨床前試驗(yàn)數(shù)據(jù)要求不高，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)器官芯片應(yīng)用場(chǎng)景較為缺乏。2017年起，中國(guó)創(chuàng)新藥產(chǎn)業(yè)政策支持力度加大，多項(xiàng)政策的發(fā)布，使國(guó)內(nèi)創(chuàng)新藥研發(fā)邁入黃金期，自主可控的生物醫(yī)藥研發(fā)成為國(guó)家戰(zhàn)略性發(fā)展需求。

多年在行業(yè)內(nèi)的沉淀，使大橡科技敏銳的察覺(jué)到了這一市場(chǎng)痛點(diǎn)，選擇在器官芯片領(lǐng)域作出深入的布局，聚集了一批通識(shí)微流控、醫(yī)學(xué)組織工程、細(xì)胞生物學(xué)、藥理學(xué)、病理學(xué)等學(xué)科“專(zhuān)才”，用核心研發(fā)能力打破了不可能，推出國(guó)內(nèi)首款商用器官芯片平臺(tái)IBAC S1、IBAC M1、IBAC M2及其他器官芯片模型。以降低新藥研發(fā)成本、縮短新藥研發(fā)周期、降低新藥研發(fā)的失敗幾率。

IBAC S：科研福音

針對(duì)科研用戶(hù)，大橡科技專(zhuān)門(mén)研發(fā)了片IBAC S系列器官芯片。這一類(lèi)芯片為3D單器官芯，相較于市場(chǎng)上低吸附U型培養(yǎng)板，該類(lèi)芯片大小孔嵌套設(shè)計(jì)使每一小孔僅需1－10μL凝膠。防蒸發(fā)設(shè)計(jì)更是解決了試驗(yàn)邊緣效應(yīng)的問(wèn)題，降低了新藥研發(fā)產(chǎn)品用量。其96孔的設(shè)計(jì)，則使試驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行高通量藥物篩選。

同時(shí)，該器官芯片擁有對(duì)細(xì)胞微環(huán)境極強(qiáng)的仿生能力，能夠適用基于各類(lèi)水凝膠的細(xì)胞3D培養(yǎng)。其與高內(nèi)涵儀器兼容，成像試驗(yàn)可精準(zhǔn)定位。超薄光學(xué)透明玻璃底板，則為更高質(zhì)量的成像打下基礎(chǔ)。在器官芯片的材料上，大橡科技選用黑色材料解決了熒光信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題。

目前，大橡科技已應(yīng)用IBAC S1／SR1構(gòu)建了3D腫瘤模型、3D PHH肝毒模型，并完成了類(lèi)器官培養(yǎng)、血管生成等實(shí)驗(yàn)。

IBAC M1：以多器官芯片構(gòu)建具屏障功能器官模型

IBAC M系列主打多器官芯片，IBAC M1這一款屏障類(lèi)器官芯片平臺(tái)，能夠通過(guò)重力作用驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高通量、無(wú)泵、連續(xù)恒定灌流。該款器官芯片不僅具有IBAC S系列功能，還能夠與商品化跨膜電阻測(cè)量?jī)x兼容，快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)屏障�；�于IBAC M1可構(gòu)建各種具有屏障功能的單器官模型，如血腦屏障、腸、腎、肺等，也可以構(gòu)建具有屏障功能的多器官共培養(yǎng)模型，如BBB－腫瘤模型，腸－腦模型等。

IBAC M2：以耦合型設(shè)計(jì)打造易用研發(fā)工具

IBAC M2是大橡科技研發(fā)生產(chǎn)的耦合型多器官芯片，其上下耦合型芯片設(shè)計(jì)，使該芯片可以實(shí)現(xiàn)靈活組裝和拆卸。上層芯片十字形設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)3D器官的微量、高效固定。下層芯片的通道設(shè)計(jì)，使換液和加藥無(wú)需拆卸芯片，更為簡(jiǎn)便易用�；�于IBAC M2，可構(gòu)建非屏障功能的多器官共培養(yǎng)模型，如肝－腫瘤模型等。

大橡科技三款產(chǎn)品的問(wèn)世，滿(mǎn)足了藥物研發(fā)所需多維度要求，也補(bǔ)足了國(guó)內(nèi)器官芯片商用的市場(chǎng)空白，緩解了國(guó)外相關(guān)公司對(duì)中國(guó)技術(shù)“卡位”的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為國(guó)內(nèi)藥企新藥研發(fā)提供了更有競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新技術(shù)和平臺(tái)。國(guó)產(chǎn)器官芯片問(wèn)世對(duì)推進(jìn)國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥行業(yè)新藥研發(fā)進(jìn)程具有重要意義。

未來(lái)可期：多類(lèi)別器官芯片賦能新藥研發(fā)

眾所周知，從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品上市，創(chuàng)新藥的研發(fā)周期甚至可能是一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)10余年的長(zhǎng)跑。但在這場(chǎng)漫長(zhǎng)的奔襲中，新藥研發(fā)的回報(bào)率是廣受生物制藥公司關(guān)注的重要一環(huán)。據(jù)德勤研究報(bào)告顯示，2019年大型生物制藥公司新藥研發(fā)回報(bào)率水平已至9年新低，僅為1．9％。對(duì)于制藥公司而言，高強(qiáng)度的研發(fā)投入未必能夠帶來(lái)較高的回報(bào)。

“我們希望用器官芯片技術(shù)構(gòu)建一個(gè)健康的世界，賦能新藥研發(fā)以及個(gè)體化精準(zhǔn)用藥。通過(guò)降低藥物研發(fā)周期成本及研發(fā)失敗幾率，最終造�；颊��！贝笙鹂萍紕�(chuàng)始人周宇告訴動(dòng)脈網(wǎng)。正是這樣一顆初心，使大橡科技敢于邁入這一新興領(lǐng)域，為新藥研發(fā)提供更多解決方案。

“器官芯片”、“類(lèi)器官芯片”是大橡科技目前所擁有的兩項(xiàng)核心技術(shù)，目前大橡科技正在針對(duì)“一站式流控培養(yǎng)系統(tǒng)”進(jìn)行持續(xù)研究。

“仿生性確實(shí)能夠提高試驗(yàn)精準(zhǔn)度，但一味的追求只會(huì)使器官芯片操作難度增大、通量降低，顯得華而不實(shí)。我們要解決這個(gè)問(wèn)題，找到平衡點(diǎn)�！敝苡钫f(shuō)道。不同于海外器官芯片技術(shù)，大橡科技所產(chǎn)器官芯片并不一味追求仿生性，而是不斷尋找仿生與通量之間的平衡點(diǎn)，使器官芯片效用最大化。大橡科技針對(duì)藥企的研發(fā)需求，提供高仿生、微量、高通量、高效的器官芯片產(chǎn)品。

大橡科技器官芯片技術(shù)主要特點(diǎn)

同時(shí)，大橡科技利用類(lèi)器官和器官芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，形成類(lèi)器官芯片平臺(tái)，通過(guò)提高器官芯片技術(shù)中心細(xì)胞來(lái)源層面的仿生性，實(shí)現(xiàn)類(lèi)器官與器官芯片技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。其中，類(lèi)器官芯片平臺(tái)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1．流體通道設(shè)計(jì)，解決傳統(tǒng)靜態(tài)培養(yǎng)方式中營(yíng)養(yǎng)代謝障礙問(wèn)題和力生物學(xué)信號(hào)模擬，提高類(lèi)器官培養(yǎng)成功率。

2．芯片小型化，節(jié)省類(lèi)器官和耗材的成本。

3．微小培養(yǎng)體系中分泌因子更易累計(jì)達(dá)到較高濃度，以實(shí)現(xiàn)少量樣本培養(yǎng)、降低培養(yǎng)周期并提高試驗(yàn)效率。

4．芯片采用非PDMS材料，減少小分子藥物的非特異性吸附。

5．穩(wěn)定性及重現(xiàn)性，減少尺寸、結(jié)構(gòu)、功能以及基因表達(dá)之間的差異。

6．芯片易用性設(shè)計(jì)，降低操作難度以及人為操作引入的結(jié)果變異。

7．實(shí)現(xiàn)從類(lèi)器官培養(yǎng)到高通量藥敏測(cè)試的一站式芯片解決方案。

目前，大橡科技聚焦于腫瘤、肝、屏障類(lèi)器官芯片的研發(fā)。

同時(shí)，大橡科技將以三個(gè)器官芯片平臺(tái)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步擴(kuò)展腸道、腎臟、肺臟、非酒精性肝炎等相關(guān)的病理、生理模型以及創(chuàng)新的類(lèi)器官芯片模型（目前已構(gòu)建腫瘤、肝、血腦屏障、肝－腫瘤、血腦屏障－腫瘤等多種病生理模型）。

腫瘤模型－IBAC Tumor

大橡科技器官芯片沿人類(lèi)疾病演進(jìn)方向，針對(duì)醫(yī)學(xué)界尚未攻克或難以攻克的人體疾病所需體外模型進(jìn)行相關(guān)研究。此次推出的產(chǎn)品，可以說(shuō)為公司后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)提供了更多數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)，使公司有能力產(chǎn)出兼顧仿生與通量特性、滿(mǎn)足藥物研發(fā)需求的器官芯片模型，并成為“臨床0期”的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)工具和平臺(tái)。

盡管未來(lái)器官芯片發(fā)展過(guò)程中還將面臨許多需要解決的問(wèn)題，譬如在仿生的生理模型的基礎(chǔ)上，如何更好的實(shí)現(xiàn)病理模型的構(gòu)建？如何真正實(shí)現(xiàn)多器官連接和互作，使其具有接近人體系統(tǒng)生物學(xué)的功能？產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、易用性、重現(xiàn)性等等，但大橡科技顯然已經(jīng)打開(kāi)了國(guó)產(chǎn)器官芯片這扇大門(mén)。

未來(lái)，大橡科技還將繼續(xù)探索器官芯片的更多可能性，用數(shù)字化手段再現(xiàn)生命和疾病過(guò)程，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的同時(shí)，提高新藥研發(fā)的效率和成功率，降低新藥研發(fā)的成本。

作者：張彩妮