北 京 基 爾 比 生物科技公司主營產品：Kilby 多通道3D細胞培養系統，Kilby Gravity 微超重力三維細胞培養系統，

動植物/微生物等地面重力環境模擬裝置【可以定制】，Kilby Bio類器官精密自重力搖床，Kirkstall Quasi Vivo 類器官3D串聯芯片動態互作培養系統

北京基爾比生物——多器官串聯芯片動態互作培養系統

一、核心概念

關鍵詞：微生物-腸-腦軸（MGBA）、器官芯片（OoC）、多器官芯片（MOC）、藥物評價

• MGBA（Microbiota-Gut-Brain Axis） 是指腸道微生物通過神經、免疫、內分泌和代謝通路，與大腦之間形成雙向調控系統。

• 傳統動物模型和體外細胞模型難以模擬人類復雜的跨器官相互作用，器官芯片（Organ-on-a-Chip, OoC） 技術應運而生。

• 將 MGBA 與 OoC 技術結合，構建多器官芯片系統（MOC），有望用于神經系統疾病的機制研究與藥物篩選。【例如Kirkstall 類器官串聯互作動態培養系統】。

二、技術路徑與模型構建（初學者重點關注）

微生物-腸-腦軸與多器官芯片MGBA-MOC 系統的三大核心模塊：

1. 腸芯片（Gut-on-a-Chip）

模擬小腸或大腸的屏障功能、微生物共生環境。

• 關鍵技術點：

• 動態流體剪切力與機械蠕動模擬

• 厭氧梯度控制（氧氣濃度分層）

• 多菌種共培養與代謝物檢測

• 應用：藥物吸收、微生物-宿主互作、炎癥模型等。

2. 血腦屏障芯片（BBB-on-a-Chip）

模擬腦血管內皮、周細胞、星形膠質細胞等結構。

• 關鍵技術點：

• TEER（跨內皮電阻）實時監測屏障完整性

• 細胞來源：原代細胞、iPSC 分化細胞

• 藥物通透性測試（如抗體、納米顆粒）

• 應用：神經藥物篩選、腦部疾病模型（如阿爾茨海默、腦瘤）

3. 腦芯片（Brain-on-a-Chip）

模擬神經元、膠質細胞、突觸連接等神經網絡。

• 關鍵技術點：

• 3D 類腦器官（brain organoid）構建

• 多細胞共培養（神經元+膠質細胞+免疫細胞）

• 電生理信號監測與藥物響應分析

• 應用：神經毒性測試、神經退行性疾病機制研究

三、多器官芯片級聯技術（MOC）

將上述器官模塊通過微流控通道連接，模擬體內器官間信號傳遞。

• 常見連接方式：

• 模塊化連接（模塊化芯片+微管）

• 一體式多器官芯片（集成于同一平臺）

• 挑戰：

• 流體控制精度

• 多細胞類型兼容性

• 長期穩定性與可重復性

四、MGBA-MOC 在藥物評價中的應用

藥物篩選：評估藥物在腸道吸收、代謝、跨越血腦屏障、對神經元的影響。

機制研究：解析微生物代謝物如何通過腸-腦軸影響中樞神經系統。

個性化醫療：結合患者來源細胞與微生物，構建個體化模型。

五、未來發展方向（適合科研選題參考）

1. 模型優化：

• 多菌種微生物組共培養

• 多細胞類型整合（免疫、神經、內分泌）

• 長期動態監測（電信號、代謝物、TEER）

1. 技術融合：

• 與 AI、傳感器、3D 打印等技術結合

• 實現自動化、高通量藥物篩選

1. 臨床轉化：

• 建立標準化、可重復的 MGBA-MOC 平臺

• 推動從實驗室研究向臨床前評價過渡

六、初學者建議關注的關鍵詞與方向

關鍵詞

技術方向

腸-腦軸

微生物組與神經疾病關聯機制

器官芯片

微流控、3D 培養、細胞共培養

多器官級聯

器官間信號傳遞、藥物代謝路徑

藥物評價

通透性、毒性、代謝、藥效

個性化模型

iPSC、患者來源細胞、微生物移植

七、總結（適合寫課題背景或引言）

微生物-腸-腦軸與多器官芯片技術的融合路徑，為神經系統疾病的機制研究與藥物開發提供了新型體外模擬平臺，是精準醫學與替代動物實驗的重要前沿方向。

Kirkstall Quasi Vivo®類器官串聯芯片動態互作培養系統

01

儀器設備的功能用途

又稱為微流體“芯片上器官"系統，具有相互連接的細胞培養單元，為類器官生長提供更具生理相關性的體內微環境。

通過提供一種近生理的體外模型，模擬細胞微環境，具有更完整的結構和功能，解決動物與人類之間的種屬差異，且可在體外模擬多種器官特異性疾病狀態，反映藥物在體內的動態變化規律和人體器官對藥物刺激的真實響應，捕捉復雜的生理學反應，并滿足高通量的要求。它是一個多室流動系統，為類器官培養提供了一個緊湊、易于使用的解決方案，包括3D、屏障，或多器官。在疾病模型，藥物篩選和毒性測試，再生醫學和組織工程，發育生物學研究，感染與免疫研究，個性化醫學，癌癥研究等領域被廣泛應用。

兼容多種細胞來源，包括原代細胞、誘導多能干細胞（iPSC）、類器官和細胞系等，也可以引入健康細胞、患病細胞、腫瘤細胞。

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