2023 年 10 月，东南大学的研究团队在精准医疗领域取得了一项引人注目的突破：成功研发出了先进的“人体器官芯片”。
早在 2016 年，人体器官芯片方面的生物医学技术就被达沃斯世界经济论坛评选为“十大新兴技术之一”，而且被认为是中国在生物医药领域需要攻克的关键核心技术。
人体器官芯片技术是什么？
“人体器官芯片”不是单一的科学成就，而是由诸如干细胞科学、生物材料工程、纳米加工技术等多个前沿技术交叉集成而成。
这些芯片是一种在体外构建的高度复杂的器官微生理系统，可以模仿人体组织的各种功能。
这样的设计不仅减少了对动物和人体实验的需求，而且能够更有效地筛选和评估潜在的新药，从而极大地加速了药物研发进程。
在这一技术的突破过程中，纳米材料发挥了至关重要的作用。
纳米材料由于其极小的尺寸和高度特定的物理化学性质，可以在生物系统中模拟细胞结构和功能。
这些纳米材料通常以多种方式被用于构建和支撑人体器官芯片的微结构，提供了更接近于生物体内环境的条件，因而使得药物测试结果更加准确。
图1多室淋巴结芯片能够测量免疫细胞对药物反应的运动性。图片来源：参考文献[1]
纳米材料：微观世界的魔石
纳米材料，一种在尺寸上处于纳米级别的先进材料，已经引起了科学界和工业界的广泛关注。
纳米是一个极其微小的长度单位，只有一米的十亿分之一。由于它的尺度如此之小，以至于它完全超出了人类视觉的检测能力。
电镜下的纳米粉末形貌。图片来源：参考文献[2]
人的头发丝大约有 80000~100000 纳米宽，所以纳米尺度只有头发丝宽度的十万分之一；普通的纸张大约有 100000 纳米厚，这意味着纳米尺度只有它的十万分之一；人的指甲每秒钟生长大约 1 纳米。
当物质缩小到纳米尺度时，其性质，如颜色、强度、电导率和化学反应性等，往往会发生显著变化。
这些变化主要是因为在纳米尺度上，物质的表面积与体积的比率大大增加，同时量子效应也开始变得显著。