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內置免疫系統的微型“肺芯片”問世

能像真實器官一樣主動防御病原體

2025-09-29 科技日報 劉霞
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內置免疫系統的微型“肺芯片”。圖片來源: 美國佐治亞理工學院

美國佐治亞理工學院與范德比爾特大學科學家合作,研發出全球首款內置免疫系統的微型“肺芯片”。該芯片能像真實器官一樣主動防御病原體,有望革新疾病研究模式,替代動物實驗,并為開發新療法提供平臺。相關成果發表于新一期《自然·生物醫學工程》雜志。

傳統肺芯片僅有郵票大小,內部刻有微通道并覆有人類細胞,可模擬部分肺部功能。本次研究的突破在于,為這些肺芯片添加了功能性免疫系統,使芯片能真實模擬肺部應對感染、炎癥及自我修復的過程。

此前,為器官芯片引入免疫系統面臨技術瓶頸:免疫細胞存活時間短,且難以模擬其在人體內的循環與組織互動。研究團隊通過技術優化,實現了免疫細胞在芯片內的長期存活及防御功能。

在流感病毒攻擊實驗中,這款芯片展現出與人體高度相似的免疫反應:免疫細胞迅速聚集至感染部位,炎癥擴散,防御機制激活,精準再現了真實病理過程。

長期以來,科學家難以直接觀察肺內部的免疫反應。這款芯片為臨床前研究開辟了新途徑,有助于深入解析免疫反應與病毒感染的相互作用,并評估抗病毒藥物的療效。此外,動物模型在肺部研究中存在局限,例如小鼠無法模擬人類哮喘或特定免疫反應。新型肺芯片不僅能更精準模擬人類疾病機制,還有望大幅減少對動物實驗的依賴。

研究團隊透露,新型肺芯片可用于研究哮喘、囊性纖維化、肺癌和結核病等疾病。未來他們還計劃整合免疫器官,模擬肺部與全身免疫系統的協同作用。長期目標是實現個性化醫療——利用患者自身細胞構建芯片,預測最佳治療方案。

打印 責任編輯:曹旸

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