【導讀】有研究人員能讓心臟在單芯片上跳動；而這個來自美國加州柏克萊大學的生物工程研究團隊還嘗試以芯片來打造所有的人體器官，并以微流體信道來鏈接，目標是用一片晶圓制作出完整的“人”。
2012年諾貝爾生理學/醫(yī)學獎得主(也是2010年京都獎得主)、日本科學家山中伸彌(Shinya Yamanaka)所發(fā)現(xiàn)的多能性干細胞(pluripotent stem cell)，研究人員已經(jīng)能讓心臟在單芯片上跳動；而這個來自美國加州柏克萊大學(University of Berkeley)的生物工程研究團隊還嘗試以芯片來打造所有的人體器官，并以微流體信道來鏈接，目標是用一片晶圓制作出完整的“人”。
“我們已經(jīng)知道如何利用山中所發(fā)現(xiàn)的皮膚干細胞產(chǎn)出幾乎所有種類的人體組織，”柏克萊大學教授Kevin Healy在接受《電子工程專輯》美國版編輯訪問時表示：“我們最初的應用是鎖定藥物篩選，如此就不必透過動物實驗；而利用病患的干細胞來打造器官單芯片，也可能有助于遺傳性疾病的治療。”
“心臟單芯片(heart on-a-chip)”每一次跳動，會將血液打進其硅膠與聚合物容器內(nèi)的微流體“血管”
因為以微流體通道鏈接不同器官，在其中運送血液與天然的生物體液，上述“人體單晶圓”可望被應用于研究藥物在不同器官之間的交互作用。“舉例來說，某種藥物可以治療心臟疾病，卻會在肝臟產(chǎn)生毒素；”Healy表示：“而這若是能在對病患施用藥物之前就發(fā)現(xiàn)會更好。”
加州柏克萊大學所開發(fā)的“心臟單芯片”用以放置從成人干細胞產(chǎn)出的人類心臟組織，該系統(tǒng)有一天可望替代實驗動物應用于藥物安全篩檢
（來源：University of California at Berkeley；由Healy實驗室的Anurag Mathur所拍攝）
那是否能利用此技術打造出“有生命”的機器人？Healy表示這并不在他們目前的研究范圍內(nèi)，因為該團隊是由美國國家衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health)的“藥物篩檢用人體組織芯片開發(fā)計劃(Tissue Chip for Drug Screening Initiative)”所贊助，這個跨單位的合作研究計劃目標是開發(fā)藥物篩檢應用的人體組織3D芯片。
不過既然該技術能打造人體器官單芯片，以及鏈接并讓器官互動的微流體信道，也許有一天能做為類生物機器人的基礎；Healy表示：“我們會需要的是傳感器與致動器，其中傳感器是最簡單的，而麻省理工學院(MIT)已經(jīng)在開發(fā)扮演致動器的人造肌肉。”
一片4英寸晶圓能制作24顆人工心臟芯片（來源：University of California at Berkeley）
到目前為止，Healy與他的團隊成員已經(jīng)制作出吋許長的人工心臟，以硅膠為外殼，內(nèi)含真正的心臟肌肉細胞；心臟細胞被嵌入該裝置后約24小時，就會開始自發(fā)性地以每分鐘55~80次的速率跳動，從微流體通道推送血液。這種人工心臟一般也會對藥物產(chǎn)生反應，跳動速率因此加快或是減慢。
Healy實驗室博士后研究員、加州再生醫(yī)學研究院(California Institute for Regenerative Medicine)院士Anurag Mathur表示，這種人工心臟的微流體通道目前只能傳輸營養(yǎng)素，但未來也可望將廢棄物排除。目前研究團隊所制作出的細胞能存活數(shù)周，有一天在單晶圓片上可望制作數(shù)百顆人體器官單芯片，彼此之間以微流體通道鏈接，傳輸血液與其他基本體液。
