科学家开发了一种开创性的3d打印设备，可以加快患者获得新药的速度，并消除动物试验的需要。
世界各地每年在药物开发的早期阶段使用成千上万的动物，然而许多在动物身上测试的药物最终没有显示出任何临床益处。
现在，爱丁堡大学的研究人员设计了一种突破性的“人体芯片”，它完美地模拟了药物在病人体内的流动过程。这种塑料装置意味着科学家可以在不需要活体动物试验的情况下测试药物，观察不同器官的反应。
在爱丁堡发明的这种装置是世界上第一个。该芯片由3D打印机制作而成，其五个部分复制了人类的心脏、肺、肾、肝和大脑。它们通过模仿人体循环系统的通道连接起来，通过这些通道可以泵送新药。
这种塑料设备使用正电子发射断层扫描(PET)来产生详细的3D图像，显示微小器官内部的情况。该设备的发明者利亚姆·卡尔(Liam Carr)说:“PET成像使我们能够确保(正在测试的新药)的流动是均匀的。”
PET扫描包括向芯片中注入少量放射性化合物，将信号传输到一个极其敏感的摄像头，使科学家能够更好地评估新药的效果。
“该设备是第一个专门为测量药物分布而设计的设备，其均匀的流量与足够大的器官室配对，可以对药物摄取进行数学建模。从本质上讲，这使我们能够看到一种新药在体内的位置以及它在体内停留的时间，而无需使用人类或动物进行测试。”
卡尔补充说:“这个平台是完全灵活的，可以成为研究各种人类疾病的宝贵工具，如癌症、心血管疾病、神经退行性疾病和免疫疾病。
“由于这种灵活性，其用途仅受限于这些细胞模型的可用性，以及我们能想到的科学问题。
“例如，我们可以在设备中安装一个脂肪肝疾病模型，并使用它来观察患病的肝脏如何影响心脏、大脑、肾脏等其他器官，甚至可以结合多个患病细胞模型来观察疾病如何相互干扰。”
卡尔的导师，爱丁堡心血管科学中心(CVS)的阿德里安娜·塔瓦雷斯博士说，将五个器官连接在一个设备上，将有助于科学家有效地研究新药如何影响病人的整个身体。
“这是医学研究的一个非常重要的领域，因为我们不断了解传统上被认为局限于一个器官或系统的疾病如何在其他远端器官或不同的相互关联的系统中产生不同的影响。
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“像人体芯片平台这样的设备对于揭示局部疾病系统性影响的机制以及研究药物的脱靶效应至关重要，这可能在治疗上有用，也可能有害。”
她补充说:“这种设备显示出巨大的潜力，可以减少世界范围内用于测试药物和其他化合物的大量动物，特别是在早期阶段，只有2%的化合物通过发现管道取得进展。”
塔瓦雷斯说，除了简单地消除在早期药物开发中使用动物的需要之外，还有其他好处。
“通过使用比动物模型更能代表人类生物学的模型，这种非动物方法可以显著降低药物发现的成本，加速药物向临床的转化，并提高我们对人类疾病全身效应的理解。”
这种人体芯片设备是由国家动物替代、改良和减少研究中心(NC3Rs)和联合利华共同资助的博士研究生奖开发的。
爱丁堡创新大学商业化部门的苏珊·博迪博士说:“我们很高兴能支持利亚姆和CVS团队开发这种‘芯片人体’，我们期待看到这种新设备对未来新化合物和药物的测试和进展产生影响。”