Page 9 - 《中国药科大学学报》2025年第5期

第 56 卷第 5 期 涂远博，等：肝脏器官芯片在成药性评价中的应用进展 541

细胞1
多孔膜

细胞2
细胞
单通道（用于单种细胞培养的流道设计） 双通道-夹层设计（多用于模拟上皮-内皮的屏障作用）

多孔膜 多孔膜

细胞1 细胞2 细胞1 细胞3 细胞2

双通道-平行设计（多用于模拟细胞1和细胞2之间的旁分泌作用） 三流道（用于模拟多细胞复杂结构）
图 2 基于微流道的器官芯片类型 (改编自文献 [9]，遵循 CC BY 4.0 授权协议)

表 1 不同流道芯片中压力和流速 [10]
压力/Pa
通道数量 腔室形状 内腔体积
2 μL/min 6 μL/min 10 μL/min
单通道 圆形 高 0.2 mm，宽 0.3 mm，半径1 mm 0.005 0.015 0.025
单通道 甬道 高 0.2 mm，宽 0.25 mm，长 12 mm 0.02 0.06 0.1
三通道 甬道 高 0.2 mm，宽0.25 mm，长 15 mm 0.02 0.06 0.1

[14]
计优化的重要考量。此外，OOC 的材料应具有适合 的 3D 结构 。相较于二维细胞培养，类器官更能
的光学透明度、透气性、良好的细胞相容性，同时满 模拟人体组织的微环境，在结构和功能上更加接近
足芯片制备工艺的相关需求。 真实组织。Li 等 [15] 利用 3D 打印技术构建人肝脏
1.2 肝细胞来源 类器官，能长期培养 16 d，白蛋白、尿素等指标均显
肝脏器官芯片作为一种模拟人体肝脏微环境 著高于二维培养，同时结合 DNA加合物组学技术，
的动态细胞培养系统，其核心在于生理相关的肝细 开发了快速发现潜在遗传毒性成分的新策略。由
胞。肝实质细胞约占肝脏总细胞数量的 60%，主要 于类器官微米级的培养体积与微流控体系高度契
负责肝脏代谢；而肝非实质细胞主要调节肝脏微环 合，引入类器官的器官芯片（又称类器官芯片）能够
境 [11] ，对体外肝脏模型的生理相关性至关重要。 更好地模拟细胞-细胞、细胞-基质间的信息物质交
Scheidecker 等 [12] 构建了一种流体阵列式 LOC，发 流和空间分布，而动态培养条件可以更好地促进类
现肝窦内皮细胞和肝星状细胞等非实质细胞可以 器官的成熟 。Calamaio 等 [17] 利用源自 hiPSC 的
[16]
促进肝脏功能，尤其是在动态培养的条件下。原代 间充质干细胞、肝细胞以及内皮细胞，开发了微型
人肝细胞（primary human hepatocyte, PHH）是理想 化肝类器官，相比静态培养，动态培养下表现出更
的细胞来源，但其来源稀缺且难以长期稳定维持表 高的白蛋白表达水平。
型 [13] 。 因 此 ， HepG2、 HepaRG、 L-02 等 肝 细 胞 1.3 检测系统
系的使用更为广泛。近年来，干细胞技术，尤其是 由于微米级的尺寸大小，微量分析对于 LOC
人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem 的开发与质量控制尤为重要。液相色谱-质谱联用
cell，hiPSC），因为生理相关性高、来源广泛和多向 技术凭借其超高灵敏度，广泛用于 LOC 各种标志
分化潜能等优点，受到越来越多的关注，也是构建 物的检测 。但这种离线的分析检测方法仍属于传
[18]
类器官的理想细胞来源。 统的侵入性终点检测，难以满足实时、原位检测的
类器官是利用源自健康或患病组织（例如肿 评价需要 。电化学与光学等生物传感器由于自身
[19]
瘤）的多能或组织驻留干细胞、祖细胞或分化细胞 微型化、高灵敏的优点，易于集成，已经逐渐成为
等，通过三维（3D）培养技术构建的、具有组织特性 LOC 中的重要组成。Asif 等 [20] 在 LOC 内部集成了