類(lèi)器官芯片是生命科學(xué)與工程技術(shù)交叉融合的前沿產(chǎn)物，正為精準(zhǔn)醫(yī)療、新藥研發(fā)、疾病治療等提供全新的解決路徑。然而，其制造過(guò)程面臨結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺度精密、材料多樣等挑戰(zhàn)。摩方精密以微納3D打印技術(shù)打破瓶頸，不僅幫助科研機(jī)構(gòu)培育出厘米級(jí)類(lèi)器官模型，還推動(dòng)器官芯片從實(shí)驗(yàn)室走向臨床前應(yīng)用，為未來(lái)醫(yī)療生態(tài)注入高精度制造的新動(dòng)能。

01：類(lèi)器官芯片是什么？為何它意義重大？

類(lèi)器官（Organoid）是利用干細(xì)胞在體外構(gòu)建出具有特定器官功能的三維細(xì)胞聚集體。器官芯片（Organ-on-a-chip）則是一種微流控裝置，通過(guò)精準(zhǔn)模擬細(xì)胞微環(huán)境再現(xiàn)器官功能。類(lèi)器官芯片（Organoid-on-a-chip）融合了兩者的優(yōu)勢(shì)，將類(lèi)器官“種”在微型芯片上，形成更接近真實(shí)體內(nèi)條件的微型生理系統(tǒng)，可在體外長(zhǎng)期培養(yǎng)并進(jìn)行復(fù)雜生理研究。

隨著傳統(tǒng)藥物研發(fā)成本高、周期長(zhǎng)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理爭(zhēng)議等問(wèn)題日益突出，類(lèi)器官芯片以其高仿真性和預(yù)測(cè)能力成為全球生物醫(yī)藥領(lǐng)域的重要突破口。根據(jù)行業(yè)報(bào)告，全球器官芯片市場(chǎng)將從2018年的12億美元增長(zhǎng)至2030年的156億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)24%。2022年，美國(guó)FDA更批準(zhǔn)基于類(lèi)器官數(shù)據(jù)的新藥進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

02：制造難在哪？為何類(lèi)器官“長(zhǎng)不大”？

盡管潛力巨大，類(lèi)器官芯片的發(fā)展面臨諸多技術(shù)瓶頸，尤其是在“結(jié)構(gòu)構(gòu)建”環(huán)節(jié)。最核心的難點(diǎn)之一在于缺乏血管網(wǎng)絡(luò)。

沒(méi)有仿生毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)，營(yíng)養(yǎng)和氧氣無(wú)法充分輸送至芯片中央?yún)^(qū)域，導(dǎo)致類(lèi)器官生長(zhǎng)受限、難以突破一定的直徑的極限，無(wú)法模擬真實(shí)器官的復(fù)雜代謝過(guò)程，進(jìn)而限制了其應(yīng)用深度。

此外，芯片內(nèi)部微通道的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度很高。要精確制造出內(nèi)徑小于100微米、孔隙寬度僅幾微米的三維毛細(xì)血管網(wǎng)，僅靠傳統(tǒng)光刻技術(shù)和普通3D打印遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而通道越小、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)打印設(shè)備的精度和材料性能要求越高，這正是類(lèi)器官芯片制備的關(guān)鍵瓶頸。

03：摩方微納3D打印技術(shù)如何破局？

作為超高精密3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新者，摩方精密以其創(chuàng)新的面投影微立體光刻（ PμSL）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了2μm級(jí)光學(xué)精度制造，并兼容多種材料（如生物相容性樹(shù)脂、水凝膠、陶瓷漿料等），能夠直接打印中空管狀毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)與仿生通道結(jié)構(gòu)，構(gòu)建復(fù)雜的微環(huán)境。

例如，摩方microArch® S230系統(tǒng)成功打印出具有5層仿生血管網(wǎng)的類(lèi)器官芯片，每層含14根平行血管通道和橫向支撐梁，通道內(nèi)徑80μm，管壁開(kāi)孔尺寸僅7~10μm，實(shí)現(xiàn)了生理級(jí)的營(yíng)養(yǎng)擴(kuò)散與流體灌注。這項(xiàng)技術(shù)直接突破了類(lèi)器官“長(zhǎng)不大”的物理限制，使其能夠在芯片中持續(xù)生長(zhǎng)30天以上，體積達(dá)到厘米級(jí)。

不僅如此，摩方的雙精度設(shè)備支持從2μm到100mm的跨尺度打印，具備智能參數(shù)設(shè)置、精度動(dòng)態(tài)切換等功能，極大地提升了打印效率和批量制造能力，為類(lèi)器官芯片標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)鋪平道路。

04：摩方技術(shù)“種出”了哪些類(lèi)器官？

• 肺癌類(lèi)器官芯片：實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)持續(xù)培養(yǎng)

在南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)與摩方聯(lián)合研究中，科研人員在芯片中構(gòu)建出厘米級(jí)肺癌類(lèi)器官。傳統(tǒng)模型7天即停滯于200μm，而引入摩方制造的血管化芯片后，類(lèi)器官持續(xù)生長(zhǎng)30天以上，形成與真實(shí)腫瘤相似的整合結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出更強(qiáng)的藥物反應(yīng)特性。順鉑處理后，5天即可誘導(dǎo)大范圍癌細(xì)胞凋亡，10天內(nèi)實(shí)現(xiàn)清除。

• 子宮內(nèi)膜癌模型：保留關(guān)鍵病理特征

通過(guò)灌注型芯片模擬子宮血管微環(huán)境，研究人員成功培養(yǎng)出保留孕酮受體（PR）、雌激素受體（ER）和細(xì)胞角蛋白7（CK7）標(biāo)志物表達(dá)的子宮內(nèi)膜癌類(lèi)器官，形態(tài)與原始腫瘤高度一致。相較對(duì)照組，其對(duì)相同卡鉑濃度下藥物的敏感性顯著增強(qiáng)，可用于真實(shí)臨床方案模擬，表明其不僅突破腫瘤生長(zhǎng)尺寸限制，更精準(zhǔn)模擬腫瘤微環(huán)境，還為藥物療效評(píng)估提供了更可靠的模型基礎(chǔ)。

• 腎臟類(lèi)器官模型：實(shí)現(xiàn)腎毒性精準(zhǔn)模擬

該類(lèi)器官是將摩方制備的毛細(xì)血管芯片技術(shù)應(yīng)用于腎臟類(lèi)器官培養(yǎng)領(lǐng)域的結(jié)果。其保留了遠(yuǎn)端腎小管標(biāo)志物L(fēng)RP2與腎臟遠(yuǎn)端小管標(biāo)志物E-cadherin等腎組織標(biāo)志物表達(dá)，并在芯片內(nèi)響應(yīng)順鉑處理時(shí)真實(shí)呈現(xiàn)出腎小管擴(kuò)張與細(xì)胞凋亡等病理特征，具備出色的毒理測(cè)試能力。

• 基因轉(zhuǎn)染效率提升：為AAV基因治療提供模型

摩方制造的微血管網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了病毒顆粒對(duì)類(lèi)器官的深度滲透，基于GFP陽(yáng)性表達(dá)細(xì)胞比率和熒光強(qiáng)度均優(yōu)于傳統(tǒng)模型，為腺相關(guān)病毒載體（rAAV）基因治療的臨床前研究提供了創(chuàng)新平臺(tái)，有望加速基因療法臨床轉(zhuǎn)化并提升治療效益。

•  腸癌、結(jié)直腸癌模型：高仿真體外反應(yīng)

利用摩方3D打印技術(shù)制造的器官芯片系統(tǒng)已成功用于構(gòu)建大體積的體外直腸癌類(lèi)器官，實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的藥物響應(yīng)與臨床人體試驗(yàn)高度一致，驗(yàn)證其仿真度和預(yù)測(cè)能力。

• 跨校聯(lián)合研發(fā)：復(fù)旦、東南、上海大學(xué)、中南大學(xué)廣泛應(yīng)用

從乳腺癌外滲機(jī)制研究，到內(nèi)分泌胰腺芯片，再到用于腫瘤侵襲能力評(píng)估的Transwell集成類(lèi)器官芯片，摩方設(shè)備被廣泛應(yīng)用于一線高校與醫(yī)院的科研工作中，相關(guān)成果已在多篇SCI期刊中呈現(xiàn)。

05：以高精密科技之力，承載生命健康之重

在全球范圍內(nèi)，類(lèi)器官芯片的產(chǎn)業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化路徑，正從實(shí)驗(yàn)室向新藥研發(fā)、個(gè)性化治療、疾病機(jī)制研究不斷拓展。摩方不僅提供設(shè)備與材料，更在加工、自動(dòng)化制造等方面構(gòu)建起完整的技術(shù)鏈條。其服務(wù)對(duì)象涵蓋國(guó)內(nèi)頂尖科研與醫(yī)療機(jī)構(gòu)，并參與多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，為國(guó)產(chǎn)醫(yī)療裝備提供重要技術(shù)支撐。

在醫(yī)學(xué)與工程深度融合的時(shí)代，摩方精密以微米級(jí)技術(shù)扎根微觀世界，將一枚芯片變?yōu)槟M生命的載體。從仿生血管網(wǎng)絡(luò)到厘米級(jí)腫瘤模型，每一項(xiàng)突破都在縮短創(chuàng)新藥物走向臨床的距離，也在為更多患者提供更真實(shí)、更有效的治療依據(jù)。更為重要的是，微納3D打印所具備的跨尺度制造能力，正在成為連接基礎(chǔ)科研與臨床轉(zhuǎn)化的橋梁。從厘米級(jí)類(lèi)器官到高通量藥物測(cè)試微球芯片，從導(dǎo)流釘、內(nèi)窺鏡到牙齒貼面，摩方持續(xù)拓展生命健康的技術(shù)邊界，推動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)向更安全、個(gè)性化、智能化方向發(fā)展。

類(lèi)器官芯片不是終點(diǎn)，而是開(kāi)始。摩方將持續(xù)以技術(shù)之力，為生命健康提供堅(jiān)實(shí)支撐，助力醫(yī)療產(chǎn)業(yè)駛?cè)敫呔鹊男萝壍馈?/p>