在地球上空运行的天宫空间站里，航天员们利用搭载的实验载核开展着许多地面无法进行的在轨实验操作，人体器官芯片的研究就是其中之一。最近，天宫科研团队完成了国内首例太空器官芯片研究，也是国际上首例人工血管组织芯片研究。那么，什么是人体器官芯片？人体器官芯片如何实现？让我们一起来了解一下吧。

什么是人体器官芯片？

人体器官芯片是一种生物医学工程技术，它通过在微电子芯片上构建仿生器官，模拟人体器官的生理功能，为药物研发、疾病治疗和人体健康研究提供新的平台。

科学家们在一块巴掌大小的高分子材料里，借助3D打印、纳米加工等技术，“盖”出模拟人体环境的“房子”，将人源细胞或干细胞注入其中，再给“房子”输送氧气、培养液。两三周后，就能在“房子”里得到模拟的人类器官组织—跳动的心脏、代谢的肝脏、呼吸的肺，等等。

让细胞沿着“脚手架”生长

为了让人体细胞在体外也能像在体内一样舒适健康地生长，最终长出从结构到功能都接近于真实的器官，科学家们想到搭建“脚手架”的办法，让细胞沿着“脚手架”向同一个方向生长。利用静电纺丝技术编织的纳米纤维可让细胞沿着纤维纹路生长，更接近人体器官。

科学家在不同的电压和相差几十摄氏度的温度区间，对不同的纳米材料进行配比，再将纳米材料与十几种培养液融合，以确保纺出的纳米纤维均匀、不黏连。调试了近千种配方后，他们终于得到了质量稳定、统一、均匀的细胞外支架。

搭建仿生血管输送营养

细胞外支架的搭建，统一了细胞的生长方向。但细胞在芯片里生长，还需要氧气和营养液。

科学家们的解决方法是为体外细胞搭建仿生血管，用仿生血管为细胞输送营养。他们研制高精度打印机，在一个个直径不到1毫米的迷你器官里，构造仿生血管，又在仿生血管上“雕刻”孔径为800纳米至2微米的小孔，营养液通过小孔渗透到细胞中，而细胞却不能穿过小孔“溜走”，其难度堪比“在芝麻粒里雕刻万里长城”。

航天医学助力载人登月

人体器官芯片的成功研制，是我国利用天宫空间站开展航天医学实验的结果。这些实验既聚焦了太空长期生存面临的医学问题，也是围绕人类健康和能力发挥的前沿热点。

2030年，中国将开展载人登月工程，利用空间站建立起的航天医学体系，会有助于解决航天员在近地轨道飞行的医学问题，同时也为人类前往月球进行理论和技术方面的储备。比如空间站是微重力状态，月球上是低重力状态。不同的重力环境下，航天员的适应规律不同，空间站的航天医学实验将为载人登月提供支撑。