科技日報記者 張夢然

南加州大學研究人員開發的微型模型，可復制心肌梗塞的關鍵環節，有朝一日或成為新的個性化心臟藥物試驗平臺 。梅根·雷克西斯供圖

美國南加州大學生物醫學工程系研究人員開發了一種“芯片上心臟病”模型，該設備有朝一日可作為開發新的心臟病藥物甚至個性化藥物的試驗平臺。研究成果發表在最近的《科學進展》雜志上。

研究人員稱，該設備在一個相對簡單易用的系統中復制了心臟病發作的一些關鍵特征，這使他們能夠更清楚地了解發病后心臟的變化，從而開發和測試最有效的藥物，限制發病后引起的心臟組織退化。

當冠狀動 脈中的脂肪、膽固醇和其他物質嚴重阻礙流向心臟的富氧血液時，就會導致心臟病發作。然而，科學家們并不完全了解這個過程，尤其是心臟健康部位和受傷部位的 細胞如何相互“交流”，以及它們在心臟病發作后如何以及為什么會發生變化。研究人員相信“芯片上心臟病”模型可以揭開這些謎團。

模型底部 是一個22×22毫米見方的微流體裝置，由一種稱作PDMS的類橡膠聚合物制成，在相對的兩側有兩個通道，氣體從中流過。上面是一層非常薄的相同橡膠材 料，可滲透氧氣。然后，在芯片頂部模刻一層蛋白質，使心臟細胞對齊并形成與人類心臟相同的結構，再讓嚙齒動物心臟細胞在蛋白質上生長。

為了模擬心臟病發作，含氧氣體和不含氧氣體通過微流體裝置的每個通道釋放。微流體設備體積小、清晰且易于在顯微鏡下看到，因此允許研究人員實時觀察心臟在病發后發生的功能變化，包括心律失常/心律不齊和收縮功能障礙。

相比之下，動物模型無法讓研究人員進行這種實時觀察。此外，傳統的細胞培養模型將心臟細胞均勻而非梯度地暴露在高、中或低水平的氧氣中，這意味著它們無法模擬心臟病發作后所謂邊界區受損心臟細胞的真實情況。