近年来，科学家期望能找到减少动物试验并且加速临床试验的方法，因此不断进行研究。用活细胞进行的活体外（in vitro）试验则是一种替代性方法，但该方法受限于细胞之间的相互连接和交互作用不容易复制。为了克服最新的挑战，科学家们正在开发能够在非常接近真实模拟组织和器官功能的系统。这些装置，被称为“器官芯片”（Organ-on-a-chip），包括模拟活体器官和组织的微环境（microenvironments）和微型器件（microarquitectures）。
近日，位于巴塞隆纳的研究团队（注1）开发一套模拟人类血液视网膜障壁（blood-retinal barrier）的微流体装置（microfluidic device）。专家在技术上称该研究为“概念性验证”（proof of concept），也就是说，该研究证明了科学家设想设计的可行性，而该研究刊登在《芯片实验室》（Lab-on-a chip）期刊的封面上。
该研究团队 José Yeste 博士指出，该装置由几个平行的隔室组成，用于模拟视网膜层结构。在每个隔室中培养了可构成携带氧和营养物质的毛细血管（capillary vessels）的内皮细胞（endothelial cells）、可形成视网膜神经细胞（neuroretina）的神经元细胞（neuronal cells）和视网膜色素上皮细胞（retinal pigmented epithelial cells）等类型细胞，进而形成血液视网膜的外层障壁。隔室之间透过细胞下面的网格微凹槽（microgrooves）相互连接，细胞之间可以交换讯息分子进行讯息传递。结果显示，由某些细胞产生的物质可到达其他细胞，产生像活体器官之间的细胞通讯和交互作用。此外，该装置也能够使内皮细胞暴露于特定的机械条件，例如由血流诱导。
该研究团队指出，他们透过评估血液视网膜障壁的通透性、电阻以及细胞之间紧密连接的蛋白质表现状况，来测试血液视网膜障壁是否准确形成。当细胞已经建立了障壁功能，就能表现这些蛋白质，而且该障蔽能保持自然通透性，进而允许营养物质和氧气的通过，也可进一步观察细胞之间是否接触和交互作用。
该装置可应用于分子交互作用的研究或模拟造成人类视网膜伤害的情境。该研究团队还希望使用该装置，进行糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy）研究，而这种疾病的病因和进展尚不清楚。
注1：该研究团队由西班牙科学研究委员会（Spanisch Council for Scientific Research，CSIC）巴塞隆纳微电子研究所的生物医学应用团队（Biomedical Applications Group of the Microelectronics Institute of Barcelona，IMB-CNM）、工程生物医学研究网络中心（CIBER-BBN）、Vall d’Hebron研究所（VHIR）的糖尿病和代谢团队、卡洛斯三世 CIBERDEM 卫生研究所（CIBERDEM- Institute of Health Carlos III）以及巴塞隆纳自治大学（Universitat Autònoma de Barcelona，UAB）组成。
延伸阅读：精准医疗“芯”时代 – 微流体技术的大放异彩参考资料：
1. Yeste J, et al. Lab Chip, 2018,18, 95-105
2. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-01/uadb-set012318.php
3. http://www.imb-cnm.csic.es/index.php/en/?option=com_content&view=article&id=153&Itemid=245&lang=es
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