工程師們利用微流體技術製造了一種“芯片胎盤”，能模擬化合物從母親傳輸給胎兒的過程。最新一期科學雜誌《全球挑戰》公佈了上述研究成果，並詳細描述了工程師們的芯片胎盤模型。

愛荷華州立大學(Iowa State University)機械工程副教授、該項目負責人尼科爾·哈什米(Nicole Hashemi)表示：“我對微流體技術很感興趣，我很興奮能利用這項技術來了解細胞環境和人體內發生的事情。我們觀察了不同的器官，最終決定一個胎盤模型，因為對它的研究並不多。”

在懷孕期間，胎盤在婦女的子宮內發育。胎盤通過臍帶為胎兒提供氧氣和營養，並清除胎兒血液中的廢物。哈什米稱，胎盤對人類健康的影響不大。由於胎盤具有暫時性，人類對它的研究並不多，相關實驗結果也出現了許多存在分歧的情況。

哈什米是這項最新報告的作者，合著者是愛荷華州機械工程研究生佩馬思拉卡（Rajeendra Pemathilaka）和阿烏卡（Saurabh Aykar）；前愛荷華州研究生，現佐治亞州理工學院研究生傑里米·卡普林；愛荷華州機械工程副教授蒙塔扎米（Reza Montazami）。

哈什米表示，他花了四年時間參與富有挑戰性的工作，才想出這一可行的模型。首先，工程師們必須設計微流體模型：該模型有兩個微通道，高度僅為1億分之1米，寬度僅為4億分之1米。然後他們必須弄清楚如何有效地在多孔的、生物相容的膜的兩側讓細胞生長。這種膜將兩個通道分開，其代表著胎盤絨毛組織與子宮血竇間的屏障。最後，他們還必須找到合適的化合物參與測試，以便了解該化合物從母體到胎兒的運輸過程。

工程師們決定在最初的研究中使用咖啡因。咖啡因與一個醫學問題相關：當前醫學界還不清楚孕婦攝入咖啡因對胎兒的影響。世界衛生組織(World health Organization)等衛生部門建議孕婦在懷孕期間限制咖啡因的攝入。

對哈什米來說，這也是一個重要的問題。她解釋稱：“我會喝很多茶。”母親飲茶或喝咖啡，其中的咖啡因會進入胎兒的血液嗎？用模型進行的測試表明，其中一些咖啡因確實會進入胎兒的血液。

該論文稱，工程師們將濃度為每毫升0.25毫克咖啡因液體引入模型的母體一側1個小時，隨後監測7.5小時內的變化。在6個半小時的時候，母親一側的咖啡因濃度穩定在每毫升0.1513毫克；5個小時的時候，胎兒一側的咖啡因濃度穩定在每毫升0.0033毫克。

哈什米表示，他們正與俄亥俄州立大學醫學院的研究夥伴一起使用該芯片胎盤，以研究不同的藥物通過胎盤屏障的情況。

她說，人們還對環境毒素如何從母親傳輸給胎兒的問題抱有興趣。未來的研究可能包括一些個性化的技術，也就是用來自母親或胎兒的細胞調整模型，以幫助開出處方並確定劑量。也許有一天，研究人員可以研究化學物質和化合物在通過胎盤運輸後對單個細胞的影響。

哈什米表示：“我們正在嘗試模擬真正的胎盤。現在我們有了這種芯片胎盤技術，我們可以藉助它與相關項目的研究人員合作。”