01 引言

在癌症治疗的道路上，药物研发始终扮演着关键角色。近年来，随着科技的飞速发展，一种名为“药物筛选反应器”（Drug Screening Reactor）的技术崭露头角，为肿瘤药物筛选领域带来了新的曙光。

02

药物筛选反应器的概述

药物筛选反应器是一种高度精密的装置，能够模拟药物在人体内的代谢过程。通过精确控制温度、pH值、氧气浓度等环境参数，药物筛选反应器能够营造一个接近人体生理环境的微环境，以便于对候选药物进行全面的评价。

03

药物筛选反应器的概述

药物筛选反应器的工作原理相对直观。将待测的候选药物加入反应器中，通过模拟人体内的代谢过程，观察药物在模拟环境中的表现，从而评估其疗效和毒性。这种方法具有高通量和高灵敏度的特点，能够在短时间内对大量药物进行筛选，显著提高了药物研发的效率。

组合药物高通量筛选体外模式

骨肉瘤候选化合物高通量药物筛选

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药物筛选反应器的种类与应用

药物筛选反应器是药物研发过程中的重要工具，用于评估药物候选分子的疗效和安全性。其中，微流控芯片反应器是一种基于微流体技术的药物筛选工具，可以在微小的芯片上模拟药物在体内的代谢过程，实现高通量、高精度的药物筛选。

微流控芯片反应器

（https://www.ufluidix.com/）

另外，3D打印药物筛选反应器则是利用3D打印技术制造出的药物筛选反应器，可以根据特定的药物筛选需求设计出具有特定形状、大小和内部结构的反应器，实现高度个性化和定制化的药物筛选。

3D打印肝实质-血管-胆道多细胞芯片设计在药物筛选中的应用

（DOI：https://doi.org/10.1007/s42242-022-00229-9）

最后，自动化药物筛选反应器则是结合了自动化技术和人工智能的药物筛选工具，可以自动完成药物筛选实验，大大提高了药物筛选的效率和准确性。这种系统不仅可以进行高通量的药物筛选，还可以进行药物的定量分析，为药物研发提供了强大的支持。

Explorer G3自动化药物筛选系统

（http://www.tmu.edu.cn）

戴尅戎院士王金武课题组联合研发

高通量药物筛选生物反应器与生物3D打印机

上海交大及九院戴尅戎院士、王金武教授团队，在科技部重大专项支持下研制出多细胞高通量生物3D打印机与生物3D打印机器人，解决了传统生物3D打印设备通量低等局限。多细胞高通量生物3D打印实现了快速、精确、高通量的体外模型构建，而匹配人体内微环境的模型培养又是一个亟待解决的问题。

上海交大及九院戴尅戎院士、王金武教授团队联合研发了药物筛选反应器培养箱，实现模拟人体血流动力学的动态三维培养。解决了传统的孔板培养法常导致底层与顶层细胞生长状态不一致的问题。

高通量生物3D打印装备与药物筛选反应器强强联合将为药物研发带来重要助力。

王金武课题组研发的高通量药物筛选生物反应器

王金武课题组研发的高通量药物筛选生物反应器

王金武教授牵头的科技部国家重点研发计划围绕血管化仿生活性人工关节的研制需求，通过研发双层多细胞支架的3D生物打印技术构建双向分化骨-软骨仿生支架，在山羊体内血管化后置换并获得成功，实现骨软骨一体化修复，Nature 杂志对该项成果进行了专题报道。

Nature对课题组科研成果进行报道

此外，课题组指导博士研究生马振江获药物筛选方向国家重点实验室杰出青年项目，并获生物3D打印与药筛方向“十三五、十四五”两个国家重点研发计划。

05

药物筛选反应器的局限性与挑战

尽管药物筛选反应器具有诸多优势，但仍面临一些局限性和挑战。

首先，目前的反应器尚不能完全模拟肿瘤微环境，这可能会影响药物筛选结果的准确性。为了克服这一难题，科研人员正努力改进技术，以提高模拟肿瘤微环境的精度。

其次，药物筛选反应器的高昂成本和对操作人员的高技能要求限制了其在广泛应用中的普及。未来，降低成本和提高易用性将是推动药物筛选反应器发展的关键。

参考文献

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