基于冷冻保存人脑组织微血管构建的类脑芯片模型，助力脑疾病研究与药物测试
发布时间：
2026-01-26
在人脑中，密布着一张极其复杂且精密的血管网络。它不仅负责输送氧气和营养，更通过一道名为“血脑屏障”的天然防线，严格控制血液与脑组织之间的物质交换。这一结构对维持大脑正常运作、抵御有害物质具有不可替代的作用。然而，由于人脑血管结构复杂、功能独特，长久以来科学家难以在体外重现其生理特性，极大限制了脑部疾病研究与药物开发进程。
近日，美国范德堡大学（Vanderbilt University）的研究团队在这一领域取得关键突破。他们成功开发了一种基于微流控技术的人脑血管芯片模型，通过无酶分离方法从冷冻保存的死后人脑组织中提取微血管，并将其嵌入生物模拟的明胶基水凝胶中培养。该模型能够高度还原人体脑血管的解剖构造与生理功能，包括完整且具有选择透过性的血脑屏障。这项研究成果已发表于国际权威期刊《Advanced Healthcare Materials》。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202504167
挑战：为何人脑血管如此难以模拟？
人脑中的血管不仅形态多样，从粗大的动脉延伸至密布的毛细血管，还需要与脑细胞建立功能交互，形成“血脑屏障”——这道由特殊紧密连接构成的防线，只允许特定分子通过，保护大脑免受毒素与病原侵害。过去虽有研究尝试在体外重建此类结构，但往往难以兼顾结构真实性与功能完整性，尤其是在模拟血脑屏障的选择通透性方面成效有限。
突破：让“逝去”的血管在芯片上“重生”
为解决上述难题，研究团队采用了一种创新策略：从冷冻保存的死后人脑组织中，利用无酶分离方法温和提取出天然微血管片段，并将其植入仿生的明胶基水凝胶中，构建出三维微环境。随后，研究人员将这些嵌入血管的凝胶置入特制的微流控芯片中，通过定制灌注系统提供类似人体动脉搏动的流体动力环境，从而实现血管的长期存活、生长与功能表达。
该方法最大亮点之一是“原生性”：无酶处理方式避免了对血管结构的破坏，使得提取出的微血管保留了包括动脉、毛细血管在内的原始细胞组成与空间布局。这意味着芯片上的“血管地图”几乎复刻了人脑内的真实构造。
芯片上的“活体”验证：结构+功能双重仿真
研究团队通过一系列实验证实，该芯片模型不仅能呈现复杂的三维血管网络，还展现出高度仿真的生理功能：
在结构层面，免疫荧光染色显示芯片内血管形成了清晰的动脉同心圆结构、毛细血管网状分布，以及包裹其外的星形胶质细胞足突，与真实人脑中观察到的情形高度一致。在功能层面，通过模拟血脑屏障的经典测试——观察一定分子量荧光分子（Texas Red标记葡聚糖）能否穿透血管——结果显示，该芯片上的毛细血管可有效阻挡染料外渗，其通透性与人体内真实水平相当，说明模型具备高度选择性屏障功能。此外，配套设计的脉动式灌注系统可模拟人体动脉血压波形，为血管提供接近生理的机械刺激，有助于保持其生理活性与反应能力，支持模型进行数周的长期观测与干预实验。
意义与前景：为脑科学与神经疾病研究打开新窗
这项研究推动了生物工程与神经科学的交叉融合，其构建的“人脑血管芯片”首次实现了从结构到功能层面对人脑血管系统的全面模拟，为探索脑血流调节、血脑屏障工作机制以及神经炎症、阿尔茨海默症、中风等与血管密切相关的脑疾病提供了前所未有的体外平台。
上一条
上一条
最新动态
2026年1月30日下午，济南市红十字会为山东省银丰生命科学公益基金会（以下简称：银丰基金会）带来一封意义非凡的感谢信。
1月16日，山东品牌年会暨二届三次会员代表大会在济南南郊宾馆隆重举行。大会现场公布了年度品牌建设评选结果，山东银丰生命科学研究院凭借世界首创的“卵巢双激活”技术项目，荣获 “品牌建设优秀案例”奖项。
目前，卵巢组织双激活技术已在北京中医药大学深圳（龙岗）医院成功转化应用，治疗患者400余名，治疗成功率达70%。未来三年，山东银丰生命科学研究院将以济南为中心，逐步辐射全国开展技术成果转化。
上海理工大学健康科学与工程学院、银丰低温医学专家委员会委员胥义教授当选为该学会常务理事（Board of Governors），任期三年（2026-2028）。
未来之约·沙龙活动圆满举行： 银丰生命延续计划会员共探生命与未来的温暖对话
生命延续的意义，不仅在于技术的突破，更源于当下每一个相信“未来会更好”的同行者以信念为炬，携手蓄力，共同奔赴。我们坚信，当这份坚定的支持汇聚成河，必将推动银丰生命延续计划赢得更广泛的关注，并为低温生物医学的发展注入源源不断的动力，照亮人类文明的下一个征程。
第十届中国当代生死学研讨会在澳举行，银丰用科技传递生命教育温度
两日研讨，不仅是思想的碰撞，更是推动社会生命文化进步的种子。山东省银丰生命科学公益基金会将持续以科技为翼、以文化为根，与社会各界携手，为提升国人生命品质、构建人性化生命关怀体系贡献力量。
