2025年12月，2025级博士研究生张旭在厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院航空航天大楼275会议室分享了题为“针对心肌肥大疾病模型的调研与方案设计”的研究报告。

图 1 博士研究生张旭汇报研究进展

随着全球心脏类疾病患者数量的急剧上升，开发新药物的需求越来越大、而约92%的新药无法通过临床试验，其中45%发生在心肌组织毒性检测环节。在这一背景下，心肌组织芯片（Heart-On-a-Chip，HOC）能够在体外培养心肌组织，并构建体外疾病模型的手段，用于体外快速检测药物心肌毒性。

图2 心肌组织芯片背景

心高血压导致心脏长期承受异常升高的后负荷。为克服外周阻力，心肌细胞发生代偿性增生与肥大，伴间质纤维化，导致心室壁增厚、心脏舒张功能受限。这一过程由机械应力激活牵拉受体及MAPK等信号通路驱动。持续的病理性重塑最终将引发心力衰竭、心律失常等严重并发症，体内的心脏是受到一个来自多方位的周向的载荷，这代表位于内部的心肌细胞也同样受到一个多方位的拉伸。

图3 心肌肥大疾病

在疾病建模中，机械刺激细胞支架通过精确调控刚度、弹性及动态应力，模拟病理力学微环境（如纤维化或异常负荷）。它传递关键生物物理信号，直接诱导细胞病理性响应（如心肌肥大），并集成传感器实时监测功能变化，为机制研究和药物筛选提供高度仿生三维平台。

图4 现有研究中的细胞支架

针对现有研究中缺少片上双轴刺激手段（现有手段刺激不均、体积大），由此引出超材料细胞培养应变传递、弱磁场驱动超材料效果两个科学问题，对应两项关键技术，最终目标是制成一体化双轴细胞刺激支架，实现超材料大应变及有效应变传递。

图5 研究路线

萨本栋微米纳米科学技术研究院传感技术研究团队低年级博士、硕士研究生参加了本次会议。

图片 王  宁

审核/排版/王宁

编辑/李春珊