综述：肠道芯片与肝脏芯片平台在病理生理建模中的应用

这篇综述系统总结了近五年肠道芯片(GOC)和肝脏芯片(LOC)技术的突破性进展，重点探讨了其在模拟肠-肝轴(GLA)互作、疾病建模(如IBD、MAFLD)及药物筛选中的应用。通过整合微流控技术、3D生物打印和类器官培养，这些平台精准复现了器官微环境(包括机械应力、氧梯度等)，为研究代谢性疾病(NAFLD)、免疫炎症(CD4+T细胞激活)和肿瘤微环境(HCC)提供了创新工具，同时指出了标准化和多器官整合的未来挑战。

　　

肠道芯片平台：从屏障功能到疾病建模

近年来，肠道芯片(GOC)技术通过微流控系统实现了对肠道复杂生理环境的精准模拟。核心突破在于整合了机械拉伸（模拟肠道蠕动）、氧梯度调控（维持厌氧菌活性）和免疫细胞共培养体系。例如，采用OrganoPlate?三通道装置成功构建了炎症性肠病(IBD)模型，通过脂多糖(LPS)诱导巨噬细胞激活，再现了肠上皮屏障损伤和细胞因子风暴。更前沿的GuMI平台通过双流控设计，实现了与超氧敏感菌F. prausnitzii的长期共培养，证实了短链脂肪酸(SCFAs)的抗炎作用。

肝脏芯片平台：从代谢研究到肿瘤建模

肝脏芯片(LOC)已从单细胞培养发展为包含肝实质细胞、星状细胞(HSCs)和内皮细胞(ECs)的3D血管化系统。通过iPSC来源的肝类器官，研究者模拟了代谢功能障碍相关脂肪肝病(MAFLD)的脂质堆积和纤维化标志物(α-SMA、Collagen I)上调。值得注意的是，采用双流控胆汁通道的设计（如HepaRG细胞模型）首次实现了肝-胆协同功能模拟。血管化模型如三血管仿生肝小叶装置，通过ECM调控再现了肝癌(HCC)微环境中基质刚度对化疗耐药的影响。

肠-肝轴芯片：跨界互作的新范式

肠-肝轴芯片(GLC)通过流体耦合揭示了菌群代谢物（如甲酸盐）如何通过门静脉循环驱动肝细胞损伤。一项三组织模型证明，CD4⁺T细胞在SCFAs调控下可加剧或缓解溃疡性结肠炎相关的肝炎症。而采用循环免疫细胞的MPS系统，更发现肠道菌群EVs能通过TNF-α通路远程调控脑-肝轴，为帕金森病(PD)的肠源性病因提供了证据。

开放挑战与未来方向

当前瓶颈包括ECM仿生材料的功能化（如肝脱细胞基质dECM的应用）、机械力参数的标准化（如剪切应力0.02-0.1 dyne/cm²），以及高通量检测技术的整合（如墨水jet打印氧传感器）。尽管存在重现性难题，这类平台在个性化医疗（如患者源性类器官药物测试）和复杂疾病机制解析（如菌群-免疫-代谢网络）中展现出不可替代的价值。