2020年9月24日-25日，由上海微技术工业研究院（上海工研院）及中科院上海微系统所共同举办的器官芯片技术和产业研讨会圆满结束。本次研讨会邀请到的专家涵盖了技术研发及产业应用上下游，涉及微电子传感器，微流控，3D打印等多个技术领域。本次会议秉持“智能，交叉，创新”的会议宗旨，通过各位专家深入的讨论交流，明确了未来器官芯片技术发展方向，制定了加快产业化进程的方法及实施措施。专家们一致认为，器官芯片技术在药物研发及精准医疗领域有着非常广泛的应用前景，但产业化步伐有待进一步加强。通过建立技术产业交流平台，打造应用生态圈，形成器官芯片技术及应用标准将会极大促进器官芯片产业化的发展。下面是参会专家演讲的精彩摘要：
1. 林炳承：作为我国微流控和器官芯片技术的奠基人，中国科学院大连化学物理研究所林炳承研究员以“器官芯片及其微环境”为题，详细介绍了国内微流控和器官芯片技术的发展历程，系统阐述了器官芯片的概念定义，提出了“实际问题物理化，物理模型芯片化”的重要学术思想。在2010年10月的香山科学会议上林炳承正式提出并开始微流控芯片仿生组织-器官的研究，目的是部分替代弊病百出的动物试验。器官芯片相比细胞芯片更加接近人体真实生理状况，它提供了一种在相对简单的生物体体外对极其复杂的生物体体内开展模拟研究的途径，对研究药物安全性、个性化精准医疗等现代制药工业和临床医学中存在的瓶颈问题，具有重大的科学和应用价值。
2. 顾忠泽：作为我国器官芯片研究的先驱者，东南大学生物科学与医学工程学院院长、东南大学苏州医疗器械研究院院长顾忠泽教授以“人体器官芯片的制造与测量”为题，从器官芯片的精准构筑入手，强调了器官芯片模拟准确性是开展具体人体生理、病理研究工作的先决条件。分享了东南大学团队在细胞支架可控制备、关键生理指标的在线监测、基于人工智能的高通量生物信息识别判断技术和器官芯片公共数据库搭建等方面的系列工作。建议加强与临床医生的沟通交流，从解决实际需求中的痛点和难点问题入手，共同努力推进器官芯片的标准化和产业化。
3. 朱建伟：作为生物医药领域的专家，上海交通大学药学院院长朱建伟教授以“生物药物创新研发及高通量筛选”为题，详细介绍了全球和我国药物发展的进程，强调了生物药物在新型药物中的比重正在逐渐增大，由其产生的经济和社会效益也相应地得到了显著增长。巨量候选药物的筛选、临床前药物作用的评估是当前制药行业面临的巨大挑战，运用传统策略，在经过长达数年、耗资数千万的系统评价以后，仅有1%的药物可以最终获批。器官芯片的出现为高通量、高可靠、高效率研究药物的安全性问题，提供了一个绝佳的解决方案。致力于基于器官芯片的药物筛选和评价体系研究，缩短药物研发周期，提升投入产出比，对整个制药行业具有重大的应用价值。
4. 徐弢：作为国际上最早进行细胞和器官打印技术开发的研究者之一，清华大学机械工程系、清华-伯克利深圳研究院徐弢教授以“细胞打印在组织工程及再生医学领域中的应用”为题，系统介绍了细胞打印技术的发展历史，从纯粹的工程学研究，到满足医学应用的器官打印，进一步发展至活体体内组织的原位打印修复。通过剖析细胞打印的技术特点，分享了“软的”生物活性物质与“硬的”工程学器械有机结合的成功经验，尤其强调了保持细胞活性的重要性，进一步引申到报批我国植入式医疗器械产品的心路历程，对器官芯片的精准构建与标准化定制具有重要的指导意义。
5. 关一民：作为智能微流控芯片与生物打印的专家，上海新微技术研发中心有限公司的副总裁关一民以“智能微流控与器官芯片产业化”为题，介绍了器官芯片结合3D细胞打印技术的成果，深入阐述了智能微流体技术的先进性。其领导的微流控团队利用CMOS-MEMS芯片工艺，研发了两种智能微流控芯片，解决了长期困扰微流体及器官芯片产业化应用的两个基本问题：1. 实现低成本可以集成到微流控芯片上的智能微泵；2.获得高通量精准地把生物材料和细胞打印到微流控结构的手段。由智能微流控芯片衍生出的微泵模组及细胞打印机为器官芯片的产业化应用奠定了基础。
6. 姚广涛：作为中国毒理学会药物毒理质量保证专业委员会委员，上海中医药大学姚广涛教授以“中药安全性评价和肝肾毒性研究”为题，阐述了药物非临床研究质量管理规范认证（Good Laboratory Practice, GLP）在药物研发过程中的强制性和必要性，强调国家食品药品监督管理总局对用药的基本原则已由有效性优先于安全性，转变为安全性优先于有效性。中药相对西药（化合药），具有有效成分比较复杂、安全作用窗口剂量比较集中等特点。通过与人工智能技术相结合，建立了典型中药安全性评价和肝肾毒性研究数理模型。然而，由于模型动物老鼠与人体存在着明显的种属差异，传统策略取得的结果难以还原真实情况，采用人源细胞的器官芯片技术有望解决这一难题。
7. 刘媛媛：作为生物3D打印领域的专家，上海大学机电工程与自动化学院刘媛媛教授以“微纳生物3D打印与微流控技术及应用”为题，介绍了生物3D打印技术在组织修复和再生医学领域的研究工作，实现了对创伤组织的扫描建模、原位打印和快速修复。为了匹配类器官球悬浮生长的特点，上海大学团队开发了系列可在溶液中悬浮打印的3D加工技术，这为器官芯片中如何精准构建细胞微环境提供了新的工具和思路，尤其适用于不同尺度具有生物活性的血管结构的可控构建。
8. 毛红菊：作为用于重大疾病检测治疗的生物芯片技术领域的专家，中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室毛红菊研究员以“肝器官芯片与血脑屏障芯片的应用进展”为题，详细介绍了国际与国内相关领域的最新发展状况。以肝脏和血脑屏障的真实生理结构为基础，运用类似Transwell的模块化器官芯片装置，成功在体外重现了肝脏的促新陈代谢功能，实现了血脑屏障中内皮细胞的成功表达，验证了模块化器官芯片装置的适用性和可靠性，为器官芯片的标准化和产业化起到了积极的推进作用。
9. 秦楠：作为先进生物微纳制造和传感技术领域的专家，中国科学院上海微系统与信息技术研究所2020前沿实验室X-lab创始主任陶虎研究员以“器官芯片微环境精准构筑技术”为题，介绍了器官芯片的发展趋势，分析了当前器官芯片存在的共性关键科学问题，提出发展新型丝蛋白3D仿生支架技术解决细胞支架材料生物相容性问题，提出发展单细胞高精度生物打印技术解决多细胞3D有序共培养问题，为精准构筑器官芯片微环境、进一步实现体外精准模拟器官关键生理功能提供了新的解决思路和具体方案，为器官芯片的大规模、高可靠制备提供了新材料和新方法。
10. 赵远锦：作为生物医用材料、微流控和仿生器官芯片领域的专家，南京大学赵远锦教授以“仿生器官芯片研究”为题，详细介绍了基于微流控的3D打印技术在人体血管多层仿生构建中的应用。进一步设计、定制生物3D光子晶体，成功完成了对细胞球、类器官的3D培养，同时将光子晶体的颜色与结构形变、细胞活动相关联，不仅实现了正常和疾病模型状态下对细胞活动行为的原位表征和测量，而且利用心肌细胞周期性收缩的特点，构建了可以定向、变速移动的仿生机器人系统，相关研究为器官芯片的仿生构建和原位表征提供了新的思路，将推进器官芯片在临床医学中的深入应用。
11. 杨剑：作为国内中医药领域的专家，天津市特聘教授青年学者,以“类器官模型用于中药筛选及药效评价”为题，详细介绍了类器官的发展历程，强调了类器官在药物毒性检测、药效评价和新药筛选中的重要作用以及类器官在精准医疗、再生医学中的具大价值。报告中指出类器官是由干细胞在体外诱导产生的一种微小组织器官类似物，它与体内来源的组织或器官具有高度相似性，用它作为组织器官的替代品用于中药筛选及药效评价，可以实现对药物药效和毒性进行更有效，更真实的检测。
12. 叶嘉明：作为国内微流控系统开发的新起之秀，以“微流控系统开发关键技术与研究进展”为主题介绍了微流控芯片中的微加工技术、微流体控制技术以及化学/生物试剂在芯片内的存储工艺等关键技术。分析了当前各种微流控材料的优缺点，并介绍了生物兼容性弹性体材料Flexdym及其在细胞培养和器官芯片上的应用实例。叶老师提出了激光微加工和胶粘键合的微流控芯片快速制作技术，并自行开发了多种微流体驱动与控制器件、光电检测模块。最后展示了微流控芯片在农药残留快速检测中的应用、全自动微流控ELISA检测系统，以及多通道微流控免疫分析芯片等。
13. 张秀莉：作为国内器官芯片领域多年研发器官芯片以“基于器官芯片和3D打印的药理毒性评价方法”为主题提出了器官芯片研究所面临的问题，如对人体认知不完全、体内与体外的转换，器官芯片的应用和产业化。并讲述了肠芯片、肝芯片、肾芯片、肿瘤芯片、心脏芯片、皮肤芯片、胰岛芯片、脂肪-胰岛芯片和肠-肝-脂肪-肺-心多器官联用芯片的研究进展。此外，张老师还评价了3D打印的新材料-助变剂NC，并展示了3D打印的血管等。为器官芯片的基础研究提供了很有价值的数据。
会议经过一天半的报告和圆桌讨论圆满结束。关一民博士总结回顾了器官芯片技术和产业研讨会中心的内容，并表示这次会议非常成功收集到各位专家的意见和见解，并为之后的合作奠定了基础。目前，器官芯片已成为药物筛选重要平台，有望大幅度节省开发成本，缩减开发时间，并在个体化治疗领域显示了极大的应用前景。上海工研院愿继续与各位专家一起努力，共同推动器官芯片产业创新发展。
