器官芯片（organ-on-a-chip, OOC）是一種用于體外模擬人體器官的功能單元的微型細胞培養裝置，其核心部件是微流控芯片，通常由透明材料制成，具有多個模擬人體組織和器官環境的細胞培養分區，各分區之間通過仿生循環系統進行連接。器官芯片可模擬出活體細胞生長所需的微環境，實現在體外重現人體器官的復雜結構及生理特征。
目前，器官芯片已模擬種植的器官有大腦、心臟、腎、肝、肺、血管（動脈）、皮膚、軟骨等，隨之，關于器官芯片在預測藥物有效性、指導臨床用藥等方面的作用也被初步驗證。尤其在醫療機構面臨新藥開發成本高、周期長的困境下，器官芯片的出現則有望打破制藥行業僵局，將在疾病建模、毒理學、藥物篩選、新藥研發、精準醫療等方面提供可觀的醫學研究價值。
根據麥姆斯咨詢數據顯示，器官芯片每年或可節省數億美元的開發成本，將極大縮短藥物開發時間。也正是受到這些發展前景的激勵，2016-2018年期間全球器官芯片市場增長了4倍（由750萬美元增至2960萬美元），預計在2018-2024年期間的復合年增長率（CAGR）將高達35.3%。
基于微流控的結構需求，高精度微納3D打印技術將為器官芯片的制造提供支持。摩方精密在輔助生物醫療行業應用方面，擁有豐富的技術經驗。在器官芯片領域，更是自主研發出毛細血管器官芯片，可實現更高細胞培養密度、連續數周的長期培養時間、 更接近人體器官功能性的各種類器官的體外3D培養。
毛細血管器官芯片，其整體結構尺寸為18 mm(L)x10 mm(W)x5 mm(H)，結構內部共5層流道，每層有14行平行通道（尺寸為25μm），且每條通道上均有間隔300 μm的梯形界面小孔，孔徑尺寸為7-10 μm，可進行細胞培養的艙內尺寸為10 mm(L)x6 mm(W)x2 mm(H)。
如此精密的結構，是由摩方精密microArch? S230完成制備（點擊鏈接：摩方推出microArch S230：工業級超高精度微尺度3D打印系統），嚴格控制毛細血管器官芯片的加工公差。
利用毛細血管器官芯片灌輸培養系統，進行營養物質及代謝廢物等物質交換過程，可幫助科研人員在兩周內培育出細胞模型，并完成藥物測試分析，從而有效提升藥物篩選及新藥開發進程。
另外，值得關注的是，器官芯片在一定程度上能消弭人體與動物體之間的差異，盡可能準確地評估出不同要素對人體的安全性及毒性。秉持動物保護和生物友好原則，器官芯片在未來或將替代用于實驗的活體動物。盡管器官芯片設定的最初目標，首先是確保實驗結果與特定動物模型的等效性或優越性，但最終基準應該是得出臨床試驗的最佳給藥方案，同時實現動物保護。
毛細血管器官芯片已被用于器官組織培養及初期藥物測試階段，接下來，通過摩方精密圣地亞哥研究院的兩組實驗，能更直觀地觀測如何利用毛細血管器官芯片，輔助培育器官組織并實現藥物測試？
案例一：結直腸癌類器官芯片
無灌輸培養下的HCT116 （結直腸癌細胞）無法長成較大的腫瘤，而經毛細血管類器官芯片灌輸培養下的HCT116 細胞可在11天后長成大團厚實的腫瘤。通過結直腸癌類器官芯片實驗，驗證了通過芯片灌輸系統，可以培育結直腸癌類器官且觀測藥物對組織生長影響的可行性。同時驗證了結直腸癌類器官芯片的單方藥物和復方藥物治療結果，與體內藥物反應的高度一致性。
案例二：腎近端小管
經毛細血管類器官芯片灌輸培養的腎近端小管組織呈現極高的生理相似度，即腎臟細胞沿著灌輸管道生長排布，纖毛選擇性沿著管周生長。
通過上述實驗，我們看到經毛細血管器官芯片灌輸培養，成功得到了結直腸癌類器官和腎近端小管類器官。可以預見，毛細血管器官芯片將在藥物篩選、預測藥物療效方面均具有較大潛力。
當然，這種相對新穎的生物醫療工程技術在轉化成常規生物醫療實用場景，仍有待進一步實現，在器官芯片的標準化、合規化、產業化、商業化等方面存在許多壁壘問題。摩方精密的毛細血管器官芯片，是微納3D打印技術與器官芯片的創新研發成果，希望助力拓展器官芯片在生物醫療領域的多元化應用，攜手醫療機構共同構建生物醫藥產業發展新態勢。
