心脏几乎是全球通用的爱情符号，也是人体最重要的器官之一。现在，为了更好地了解心脏的内部工作机制，科学家们在一个信用卡大小的装置中重新构建了这种器官的生物学系统。

由美国国家标准与技术研究所（NIST）一个团队研发的这种新型“芯片心脏”，模拟了人类心脏内部细胞的相互作用。研究人员说，这项技术可以用来研究心脏病。心脏病是美国人的首要死亡原因。

传统的动物实验——通常使用的是实验鼠、猴子或其他动物——并不能完全捕捉疾病的发展过程或药物在人体内的工作方式。由于这个原因，研究人员正在致力开发能够在实验室中更准确地模拟人类器官复杂和精致性的方法。目前，90%的候选药物会在人类临床试验中失败，因此，这种准确性对药物研发尤其重要。

正在研发中的新型类人模型包括类器官和芯片器官，前者是指利用干细胞培育出的微型器官，而后者指的是在芯片上培育特定组织的细胞，从而模拟人体器官的生理状况。已经利用这样的芯片对许多器官进行了模拟，包括肺部、肾脏和阴道。

科学家们尤其开发出芯片心脏模型，以便研究心脏病、心脏受伤后的愈合方式以及用作药物研发的辅助手段。芯片心脏甚至被送上太空，以研究失重对心脏的影响。

在2月6日发表的一份声明中，NIST研究团队称，包括他们的新型芯片心脏模型在内的这种新技术，可以简化药物研发过程，使其变得更快、更安全和更精细。重要的是，这些模型将不会取代人体临床试验，而有望减少或取代人体临床试验前的动物试验。

领导研发这种新型芯片的NIST生物医学工程师达尔文·雷耶斯，通过电子邮件告诉趣味科学网站记者：“可以考虑利用这一系统开展心脏和其他芯片器官的生物制造和再生医学。”

这些芯片通常带有透明或半透明的外壳，通过观察其内部，研究人员可以看到液体像水流一样流经相互连通的细微通道。以NIST的芯片为例，这些通道模拟了心脏血管。雷耶斯说，与已有的芯片心脏模型不同，这种新型NIST模型中的细胞，可以被布置在多孔薄膜两侧，这意味着它们可以通过信号分子相互联络。他表示，研究团队下一步将评估这些心脏细胞在正常和应激状态下的行为方式。