基于微流控芯片的體外類生命系統

近日，國際學術期刊Biomaterials Science 以inside back cover的形式刊載了中國科學院沈陽自動化研究所微納米課題組在體外類生命系統構建領域的最新成果。該研究基于光誘導微流控芯片，利用動態變化的數字光掩膜，實現了多維水凝膠結構的層層微制造，并且具備非紫外、快速、靈活、可重構的優點，為建立體外類生命系統、生物器官模型等奠定了基礎。

工程技術與生命科學的融合已成為引領科技創新的前沿熱點之一，如何在體外最大限度地復現生物細胞、組織和器官在體內的結構、功能及環境，對于新藥篩選與研發、組織工程以及類生命機器人研究等方面具有重要意義。然而，傳統生物3D打印技術與立體光刻技術需要依賴于具有生物毒性的紫外光及光引發劑等，為體外類生命系統構建引入額外的影響因素。此外，這些方法也缺乏與微流控技術的無縫結合，微流控技術能為體外類生命系統構建提供充足的養料及氧氣供給，是體外類生命系統必不可少的一部分。

課題組利用光誘導微流控芯片新穎的光敏特性，在可見光條件下利用動態多變的數字掩膜圖案，實現了微流控芯片中三維立體水凝膠結構的層層制造，研究并提出了“聚合-剝離-聚合”的水凝膠微制造模型，具備靈活、多樣、可重構的優點。進而，以此三維立體水凝膠結構作為生物支架，以微流控芯片作為生物反應器，進行了多類生物細胞的體外三維培養的研究，對細胞與支架、細胞與細胞之間的相互作用進行了研究，為構建體外類生命系統、體外生物組織及器官以及類生命機器人等提供了可行的技術途徑。

近年來，圍繞微納機器人與生命科學的交叉研究，微納米課題組在癌癥個性化治療、細胞多維信息獲取、體外生物模型構建、先進儀器創成等方面取得了進展，相關工作發表在Nature Communications，Small，ACS Applied Materials & Interfaces，Lab on a Chip，Nanoscale，IEEE Trans匯刊等國際期刊，研究布局逐步系統化、體系化，為未來取得更好的成果奠定了工作基礎。

該研究得到了國家自然科學基金委、中科院、機器人學國家重點實驗室的大力支持。