参考消息网2月17日报道 美国趣味科学网站2月14日发表题为《科学家公布新型“芯片心脏”》的报道。全文摘编如下：

心脏几乎是全球通用的爱情符号，也是人体最重要的器官之一。现在，为了更好地了解心脏的内部工作机制，科学家们在一个信用卡大小的装置中重新构建了这种器官的生物学系统。

由美国国家标准与技术研究所（NIST）一个团队研发的这种新型“芯片心脏”，模拟了人类心脏内部细胞的相互作用。研究人员说，这项技术可以用来研究心脏病。心脏病是美国人的首要死亡原因。

传统的动物实验——通常使用的是实验鼠、猴子或其他动物——并不能完全捕捉疾病的发展过程或药物在人体内的工作方式。由于这个原因，研究人员正在致力开发能够在实验室中更准确地模拟人类器官复杂和精致性的方法。目前，90%的候选药物会在人类临床试验中失败，因此，这种准确性对药物研发尤其重要。

正在研发中的新型类人模型包括类器官和芯片器官，前者是指利用干细胞培育出的微型器官，而后者指的是在芯片上培育特定组织的细胞，从而模拟人体器官的生理状况。已经利用这样的芯片对许多器官进行了模拟，包括肺部、肾脏和阴道。

科学家们尤其开发出芯片心脏模型，以便研究心脏病、心脏受伤后的愈合方式以及用作药物研发的辅助手段。芯片心脏甚至被送上太空，以研究失重对心脏的影响。

在2月6日发表的一份声明中，NIST研究团队称，包括他们的新型芯片心脏模型在内的这种新技术，可以简化药物研发过程，使其变得更快、更安全和更精细。重要的是，这些模型将不会取代人体临床试验——而且有望减少或取代人体临床试验前的动物试验。

领导研发这种新型芯片的NIST生物医学工程师达尔文·雷耶斯，通过电子邮件告诉趣味科学网站记者：“可以考虑利用这一系统开展心脏和其他芯片器官的生物制造和再生医学。”

这些芯片通常带有透明或半透明的外壳，通过观察其内部，研究人员可以看到液体像水流一样流经相互连通的细微通道。以NIST的芯片为例，这些通道模拟了心脏血管。科学家们在这些通道内培育人类心脏细胞，从而可以研究这些细胞在系统中被加入不同药物时会作出怎样的反应。

雷耶斯说，与已有的芯片心脏模型不同，这种新型NIST模型中的细胞，可以被布置在多孔薄膜两侧，这意味着它们可以通过信号分子相互联络。他表示，研究团队下一步将评估这些心脏细胞在正常和应激状态下的行为方式。

不同的芯片器官也可以连结到一起——例如芯片肝脏可以与芯片心脏连到一起，从而可以帮助科学家研究这两种器官在接触某种药物后如何相互影响。

2月6日发表在学术期刊《芯片实验室》的一篇关于此类技术的最新综述中，雷耶斯和一名同事强调，芯片器官模型在临床前的药物试验之前，还需要进行“大量工作”。例如，这些装置中使用的心脏细胞是利用干细胞培养出来的，通常并未完全成熟，因此它们模拟的并不是成体细胞，而是正在发育中的胎儿体内的细胞。

芯片心脏使用的某些材料也需要优化。例如，聚二甲基硅氧烷是一种通常被用于制作此类芯片的聚合物，但它“相对昂贵”且容易吸收小分子。两位作者认为，这种易吸收可能扰乱科学家的药物试验，让科学家误认为药物会带来某种结果或不存在的毒性迹象，而实际情况并非如此。

尽管如此，该研究团队说，通过进一步打磨，芯片器官模型可能导致新药研发和试验方式的“范式转变”。这些装置的潜力去年获得了美国食品和药物管理局的认可，当时该管理局曾裁定它们可以用来替代传统的动物试验，只要它们生成的数据足够可靠。