近日，中科院大連化物所秦建華研究員及其團隊在《先進材料》（Advanced Materials）上發表題為“水凝膠介導的類器官和器官芯片研究”（Advances in Hydrogels in Organoids and Organs-on-a-Chip）的進展報告。
類器官和器官芯片是生命科學領域的新興前沿科學技術，用以在體外依據細胞自組裝和工程學設計等不同原理形成3D器官模型系統，可部分克服傳統動物模型的局限不足，被認為是近年來的突破性技術，在組織器官發育、疾病研究、新藥研發和再生醫學等領域具有重要應用前景。但是，目前類器官和器官芯片在解決細胞培養基質成分復雜性、低可控性、芯片材料吸附性等方面仍面臨一些挑戰。
近年來，隨著材料領域的快速發展，以水凝膠為代表的生物功能材料為建立高穩定性和高可信度的體外3D器官模型提供了新的契機。水凝膠是一種含水量較高的高分子材料，成分相對明確，大多具有可調的物理化學性質和良好的生物相容性，可在體外提供仿生細胞外基質，模擬人體組織微環境并指導多種細胞行為，已成為組織器官體外制造中的關注熱點，也為體外建立3D器官模型系統提供了新的途徑。
該進展報告重點介紹了目前不同種類水凝膠材料特性（包括天然、合成、雜化水凝膠等），以及其在類器官和器官芯片中的最新研究進展；探討了水凝膠材料的關鍵理化因素（如化學成分、結構和機械特性等）對干細胞衍生類器官分化、形成的影響，以及基于水凝膠材料構建的器官芯片類型等；此外，針對當前類器官和器官芯片研究中面臨的挑戰，從體內組織器官發生到仿生工程學設計策略出發，提出了基于水凝膠材料構建3D類器官模型的策略性指導和可能的解決方案，并對未來該領域發展方向進行了展望。
近年來，秦建華團隊主要致力于器官芯片與生物醫學的前沿交叉研究，已經在生物功能材料、器官芯片構筑，以及干細胞與類器官研究等方面取得重要進展，系統構建了一系列功能性的3D組織器官模型和類器官芯片創新體系，為生命科學領域、醫學研究和藥物研發等提供了新的策略、思路和平臺。
上述工作得到中科院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金等支持。這也是獻禮大連化物所七十周年所慶文章之一。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902042
