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來(lái)源：財訊 半導體產(chǎn)業(yè)的芯片概念開(kāi)始應用到生技醫療領(lǐng)域，其中“器官芯片”將逐漸取代動(dòng)物實(shí)驗，長(cháng)遠目標是針對不同病患量身訂制藥物，達到精準醫療目的。 半導體產(chǎn)業(yè)的系統單芯片（System on Chip， SoC），是把多樣功能整合成在一顆芯片里，再透過(guò)硅來(lái)移動(dòng)電子，進(jìn)而使系統運作，讓電子產(chǎn)品發(fā)揮功能。 然這里所指的“器官芯片”（Organs-on-chips），則是將微量的化學(xué)物質(zhì)或微生物送到模仿完整器官（如肺臟、心臟等）結構和功能的單元芯片，仿真出相同化學(xué)物質(zhì)放到真實(shí)人類(lèi)器官中，所可能會(huì )發(fā)生的狀況。 換句話(huà)說(shuō)，器官芯片不是創(chuàng )造人類(lèi)整個(gè)完整器官，而是仿真人體器官中的最小功能單元，實(shí)現藥物或化學(xué)物質(zhì)在非活體環(huán)境（in vitro）中，研究活體環(huán)境（in vivo）的交互反應，用來(lái)了解、評估疾病、藥物、化學(xué)物質(zhì)與食物等對人類(lèi)影響的3D芯片裝置。 2015年英國年度設計獎，不是頒給谷歌的無(wú)人車(chē)，也不是清除海洋塑料計劃，而是頒給美國哈佛大學(xué)韋斯生物啟發(fā)工程研究所的器官芯片；這是英國年度設計獎，首度由醫學(xué)領(lǐng)域獲得大獎。 現代美術(shù)館（MoMA）也將器官芯片納為永久收藏。 動(dòng)物實(shí)驗成效未必適用人體 以韋斯生物得獎作品為例，就是仿真人類(lèi)肺臟的器官芯片。 韋斯生物將半導體芯片的概念導入，將活的人體器官細胞植入芯片，使芯片可以仿真細胞在人體內的環(huán)境。 其芯片的主要架構，是在槽道中設置三個(gè)并列的流體信道，兩邊的信道是真空信道，中間的信道則是植入細胞的信道。 為了仿真肺臟構造，韋斯生物在中間信道的正中間放置一層布滿(mǎn)小孔的生物薄膜，并在薄膜上鋪滿(mǎn)一層肺泡細胞，薄膜的另一面鋪滿(mǎn)血管細胞。 因此，薄膜上面可以流通空氣，下面可以流通血液。 另外，兩側的真空信道也設計成可收縮的結構，可以同時(shí)帶動(dòng)中間的信道一同收縮，于是肺泡細胞也跟著(zhù)收縮，再將空氣與血液導入芯片，就可仿真正常肺臟運行環(huán)境。 同樣地，如果要仿真肺臟感染或對特殊物質(zhì)的反應，只要將病毒、養分、細胞或相關(guān)物質(zhì)導入器官芯片，即可透過(guò)顯微鏡“看到”接下來(lái)可能發(fā)生的變化。 德國康斯坦茨大學(xué)毒理學(xué)教授Marcel Leist曾說(shuō)：“人類(lèi)絕對不等于70公斤的老鼠。 ”一語(yǔ)道出傳統臨床實(shí)驗中的關(guān)鍵問(wèn)題。 因為人類(lèi)與動(dòng)物的生理結構不同，為了實(shí)驗需求，常將人類(lèi)獨有的癌細胞或其他病原，移植到老鼠、兔子或是猴子身上；問(wèn)題是，即使在動(dòng)物實(shí)驗階段結果良好，也無(wú)法保證轉換到人類(lèi)身上時(shí)，同樣安全或同樣有效果。 據統計，至少30％藥物分子沒(méi)有機會(huì )上市，就是因為毒性或人體肝臟無(wú)法代謝；這也是很多藥無(wú)法通過(guò)臨床一期（確認毒性）或臨床二期（確定劑量及效性）的原因。 |
