心血管疾病每年导致超过1800万人死亡，是全球主要的死亡原因和重大的公共卫生问题。最近，悉尼大学的研究人员开发了一种“芯片血管”——这个创新设备可以模拟因高血流和炎症引起的血管损伤，即导致心脏病发展的第一个阶段，从而有可能减少心脏病新药在临床试验前的动物实验，为药物开发提供了更快速和更具成本效益的途径，未来可能惠及全球数百万人患者。

“我们利用这些透明材料制成的微芯片，模拟了为心肌供血的冠状动脉的条件，并用显微镜对它们进行成像，以绘制出与心脏病患者血管堵塞位置相似的细胞损伤区域。”来自查尔斯·帕金斯中心和悉尼纳米研究所的安娜·沃特豪斯（Anna Waterhouse）副教授说。“如果使用动物模型，我们就无法在活体生物中看到如此详细的变化，因为你无法透过血管看到。”她补充说。

透明芯片血管示例（图片来源：悉尼大学）

有关这项创新技术的开发，已有两篇相关论文发表。第一篇发表在《先进功能材料》上，由悉尼大学医药与健康学院医学院的安娜·沃特豪斯副教授领导，概述了“芯片血管”的开发。“芯片血管”是一种小型装置，人类细胞可以在里面刻有微小通道的地方生长，以模拟人类血管的结构和功能，从而帮助科学家和医生快速进行测试，并且只需很少的液体。尽管小鼠和其他动物在生物学上与人类有相似之处，但芯片血管利用真实的人类细胞，在实验室中提供了更易管理和更具成本效益的控制。

第二篇发布在《先进材料技术》上，由安娜·沃特豪斯副教授与原与悉尼大学生物医学工程学院和物理学院的马塞拉·比莱克（Marcela Bilek）教授共同领导，阐述了一种更有效的表面改性方法，以改进当前微芯片材料的性能，使其比传统材料更适合蛋白质和细胞附着。马塞拉·比莱克教授也是药物发现计划、悉尼纳米研究所和查尔斯·帕金斯中心的成员，她表示：“我们的发明革新了微芯片领域，提供了比传统设备更好的芯片表面性能，有效结合表面涂层及生物分子供细胞生长，这是模拟设备中血液流动的关键。在不影响结果的情况下，使微芯片开发过程更加高效，进一步减少对动物测试的需求。”

实验室中使用的透明芯片血管（图片来源：悉尼大学）

研究人员希望通过两项研究所开发的微芯片，可在生物医学领域模拟人类器官和疾病。“我们希望通过测试模拟人体器官内复杂相互作用的设备来进一步推进研究，使我们能够复制更高级的疾病阶段，如严重心脏病或晚期症，”沃特豪斯副教授说。

据悉，研究团队正在努力加入其他类型的血管细胞，以更好地模拟人类血管，并加入脂肪，以模拟血管细胞中的胆固醇积聚，这是心脏病的下一阶段。他们还在开发专利表面改性技术，以将其应用于传感器和诊断设备。