本方向以多个国家自然科学基金面上项目为依托，在芯片上构建生理类似的组织、器官功能单元。本课题组构建的器官芯片的特色在于，具有自组血管网络、多组织界面和实体组织，已构建的芯片主要有肝芯片、肾芯片、神经芯片以及肿瘤芯片。国内外绝大部分器官芯片仅限用于药物测试，本课题组的器官芯片还可用于器官疾病、肿瘤演化等方面的研究。

肝脏芯片

      在肝芯片研究方向：（I）基于微加工技术，利用PMMA研制了模仿肝组织间隙流的微系统（图1A；Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 2018, 12: 2266-76）；（II）基于微加工技术、光刻技术和自主研发的血流调控血管生成技术，构建了多肝小叶芯片（图1B；ACS Applied Materials & Interfaces，2021, 13: 32640-52）；（III）基于光刻技术，利用PDMS构建了单肝小叶芯片（图1C；Acta Biomaterialia, 2021, 134: 228-39）。

 图1 A：模仿肝组织间隙流的芯片；B：多肝小叶芯片；C：单肝小叶芯片。

肿瘤类器官芯片

        在类器官研究方向：（I）构建了肿瘤类器官芯片，实现了极早期单个实体瘤的演化，复现了肿瘤细胞上皮间质转化的动态过程以及血管拟态的形成（图2A；ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13: 19768-77）；（II）开发了一种可分离微针系统（图2B；Chemical Engineering Journal, 2022, 428: 131913）。

 图4 A：肿瘤类器官芯片；B：微针给药治疗肿瘤

神经芯片

        在神经芯片方向：（I）基于飞秒激光直写技术，加工了3D柱状支架，构建了有功能连接的神经网络（图3；Advanced Healthcare Materials, 2021, 10: 2100094）；（II）加工了3D多孔微管阵列，加速了神经生长以及网络构建（Nano Letters, 2022, 22: 8991-9）。

 图3 神经芯片（A：柱状阵列；B：神经回路）

肾脏芯片

        在肾芯片方向，基于微加工技术，设计了一种以中空纤维为基底膜的仿生肾小球芯片（图4；Biofabrication, 2023, 15: 035004）;构建了全结构无支架血管化肾小管（Biomedical Microdevices, 2023, 25: 8）。

 图4 肾脏芯片