东南大学研发可变色“心脏芯片”，通过颜色变化监测心脏搏动

受变色龙“变色”机制启发，将心肌细胞附着在可变色的“心脏芯片”上，从而通过芯片颜色变化来监测心脏搏动。

经过三年多时间，东南大学生物医学工程学院生物电子学国家重点实验室赵远锦教授课题组在“器官芯片”的研究中取得上述研究进展。

他们通过将心肌细胞培养在对光有反射作用、从而能产生颜色的反蛋白石结构水凝胶弹性薄膜中，形成一组“活体”结构色水凝胶材料，并集成到微流控芯片中。随着心肌细胞的搏动，薄膜相应伸长和收缩，从而反馈出光学信号，引起颜色变化。由此，一个前所未有的具有微生理可视化功能的“心脏芯片”得以开发。

赵远锦

它可以用来监测药物，“比如把肾上腺素导到心脏芯片上，芯片上的薄膜颜色变化可以反映出心肌细胞跳动快了，如果是能让心脏停止的有毒药物，我们也能通过薄膜颜色变动看出来。”赵远锦对澎湃新闻（www.thepaper.cn）说。

同等道理下，也可以辅助研发新药。赵远锦表示，当前的新药研制，要经历老鼠、猴子等多组动物试验，才能逐渐用到人体上，时间成本很高。而有了“心脏芯片”，就可以节省这些环节。它能降低药物研发成本，同时研发准确度和精度将更高，因为实验对象就是人体细胞。

当前国际上有关新药研发不断有论文发表，但是这些报道的论文里十万种新药大约只有一种能最终走向临床，这个过程中需要经过复杂的细胞及动物实验筛选，成本高昂。“但如果有我们的芯片，可以直接对药物进行筛选，因为药物一研发出来，是不是有效就可以直接断定，这就加快了药物的评估速度，降低了其进入临床的成本。”赵远锦教授说。

作为构建未来新药评价体系的重要发展趋势，“器官芯片”成为国内外科研机构和学者的研究对象由来已久。

在美国，“几乎所有知名高校都有针对肺、肠、心脏等器官所做的器官芯片研究。而且他们会经营，提出概念的时候，一大堆风投就去了。”赵远锦说。

不过，这一次的研究成果使中国在这一领域有了新突破。据东南大学相关负责人介绍，上述研究成果于2018年3月29日发表在国际顶级期刊《Science Robotics》（科学-机器人）杂志上。这也是中国学者独立完成的首篇论文发表在《科学》机器人子刊上。

“我们在国际上率先提出了构建具有结构色传感功能的‘心脏芯片’的设想，它使得心脏药物监测与评估更为灵敏、直观。” 赵远锦对澎湃新闻表示。