报告题目:

水凝胶基器官芯片的血管化研究

报告人:

聂晶

所在单位:

太原理工大学

报告人简介:

聂晶，副教授，硕士生导师，现任太原理工大学人工智能学院教师，山西省科技创新团队核心成员。主要研究方向包括：生物3D打印工艺及应用，器官芯片的构建与血管化。主持国家自然科学基金青年项目、流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金项目、山西省基础研究计划青年项目、山西省高等学校科技创新项目；迄今发表 SCI 学术论文 23 篇；参与撰写英文专著 1 本；授权国家发明专利 1 项。担任中国机械工程学会生物制造工程分会第三届委员会委员、中国医药生物技术协会类器官技术临床应用分会第一届委员会委员，Exploration 期刊学术编辑，Bio-Design and Manufacturing、Organoid Research 期刊青年编委，山西锦波生物医药股份有限公司外聘专家。

报告摘要:

为了更好地模拟体外生理病理微环境，从而实现体外组织器官的长期培养与功能成熟，需要在器官芯片上有效整合具有生命活性和功能的多尺度完整血供循环系统以及有效连接沟通多个工程化组织器官模型的仿生血管网络，从而实现充分有效的物质传输与信息交流。水凝胶基器官芯片血管化仍面临多重挑战：一是跨尺度血管网络的精准构建，难以同时实现大血管的灌注功能与毛细血管的物质交换功能；二是血管网络与实质组织的功能性整合，血管难以深入类器官核心区域，导致中心细胞缺氧坏死；三是血管屏障功能的长期维持与动态调控，体外血管的通透性、剪切应力响应等生理功能与体内存在差距。

通过整合生物打印技术与生物材料工程策略，结合微流控、参数化建模与人工智能，实现血管网络的智能化设计与精准制造；开发可靠的加载系统，模拟体内血流剪切力、生化梯度，促进血管成熟与功能化；模式化研究病毒感染等血管相关疾病以及肿瘤血管化的机制与靶向药物筛选。

基于同轴打印与牺牲层工艺，构建了具有可灌注完整微血管的水凝胶基血管芯片。在此基础上逐步引入小分子药剂、假病毒与临床样本，研究脓毒症的发病机制，即血管内皮屏障功能障碍。基于牺牲墨水3D打印与载细胞原位打印工艺，构建了水凝胶基血管-肿瘤芯片，模拟肿瘤的体内生理环境，在此基础上进行临床药物筛选及肿瘤发展机制研究。

构建一种兼具真实几何结构、ECM微环境和可控灌流条件的水凝胶基器官芯片平台，为细胞提供类似体内细胞外基质的支撑，更能反映真实的细胞形态、功能和行为。三维血管模型对精准模拟脓毒症血管内皮屏障损伤具有重要意义。血管的引入为肿瘤的生长、发展以及治疗的研究提供了更准确的平台。