报告概述

到 2034 年，全球器官芯片市场规模预计将从 2024 年的1.122 亿美元增至26.518 亿美元左右，预测期内复合年增长率为37.7%从 2025 年到 2034 年。北美占据主导市场地位，占据超过 54.6% 的份额，并拥有6126 万美元的年度市场价值。

在全球推动动物试验替代方案的推动下，芯片器官 (OoC) 行业正在经历快速增长。传统的动物模型往往无法准确预测人类的反应。根据行业数据，临床试验的失败率约为90%，其中30%与毒性问题有关。 OoC 技术通过更精确地复制人体生理学、改善临床前研究的预测准确性。

技术创新是OoC平台发展的关键因素。微流体、生物材料和组织工程的进步使得在微芯片上重现复杂的器官功能成为可能。这些芯片可以模拟人体器官的微环境和生物反应。例如，肝脏芯片系统在预测药物性肝损伤 (DILI) 方面表现出87%的敏感性和100%的特异性，优于传统动物模型，后者的成功率仅为40%。

政府和监管机构的支持进一步促进了该行业的发展。例如，美国国立卫生研究院 (NIH) 和国家转化科学促进中心 (NCATS) 推出了促进 OoC 技术使用的举措。这些计划旨在建立标准化框架并加速OoC平台的采用药物开发管道中的各种形式。

个性化医疗的兴起也有助于扩大 OoC 系统的应用。这些平台可以定制以复制患者特定的生理机能。因此，药物测试变得更有针对性，提高了安全性和有效性。这种方法对于设计适合个体患者需求的疗法特别有价值，最终提高治疗效果。

各个领域的行业采用正在获得动力。例如，欧莱雅与生物打印专家合作创建 3D 打印人体皮肤组织。该举措旨在减少对动物测试的依赖并提高化妆品安全评估的相关性。此类合作凸显了更广泛的行业向道德和高效测试替代方案的转变。

新兴市场在 OoC 领域的全球扩张中发挥着至关重要的作用。根据最近的趋势，中国、印度等国家和日本正在增加对医疗保健创新的投资。这些地区的政府支持正在推动 OoC 技术的采用，促进全球范围内的市场多元化和增长。因此，在科学、监管和商业利益相关者的大力支持下，芯片器官行业有望持续发展。

主要要点

• 预计到 2034 年，全球芯片器官市场将达到约26.518 亿美元，从美元增长到 2024 年，这一数字将达到 1.122 亿。
• 在 2025 年至 2034 年的预测期内，芯片器官市场的复合年增长率预计将达到 37.7%。
• 芯片器官设备在 2024 年引领该产品类型领域，占总市场份额的 54.1% 以上
• 在器官类型类别中，芯片心脏在 2024 年占据主导地位，占据超过 28.5% 的细分市场份额。
• 药物发现与开发成为 2024 年的领先应用，在该细分市场中的市场份额超过 44.2%。
• 制药和生物技术公司是 2024 年最大的最终用户，贡献了超过 51.3% 的市场总需求。
• 北美在该领域的区域格局中处于领先地位到 2024 年，将占据超过 54.6% 的市场份额，相当于价值 6126 万美元。

产品类型分析

2024 年，器官芯片设备在芯片器官产品类型领域占据主导市场地位，占据了更多市场份额超过54.1%份额。这些设备被广泛应用于药物开发和疾病研究。他们高精度模拟器官水平功能的能力是一个关键驱动因素。与传统的体外方法相比，研究人员更青睐它们。这IR 的预测能力改善了测试结果。这种转变支持了他们在学术和商业研究环境中不断增长的需求。

消耗品和配件领域是市场的下一个主要贡献者。该类别包括微流控芯片、试剂和培养基等基本物品。这些产品经过反复实验使用，销量稳定。随着芯片器官应用的扩展，他们的需求也随之增长。更多的研究机构和合同研究组织开始使用这些工具。这些项目的经常性性质确保了稳定的收入。随着器官芯片使用量的增加，对相关消耗品的需求也在增加。

软件和服务构成了最小但迅速扩张的部分。这一类别受益于人们对数字工具和数据解释日益增长的兴趣。软件解决方案可以实现实时监控并提高实验准确性。人工智能与图像处理还集成了分析工具。芯片设计和结果分析等定制服务受到欢迎。这些产品增强了芯片系统的功能。随着技术采用的增加，越来越多的用户寻求先进的支持工具。这一趋势表明该细分市场未来潜力巨大。

器官类型分析

2024 年，Heart-on-a-Chip 在器官芯片市场的器官类型细分市场中占据主导地位，占据了超过 28.5% 的份额。该部分因其对心脏组织和节律的精确模拟而广受欢迎。专家认为，其在心血管药物筛选和毒性测试中的作用增加了其需求。由于其精确性，它被广泛应用于药物研究。这使其成为心脏相关研究的首选。

芯片肝脏领域占据了第二大份额。分析师指出其在药物代谢中的作用和解毒研究作为关键的增长动力。它有助于评估肝脏毒性，这在早期药物开发过程中至关重要。 Lung-on-a-Chip也表现出了强劲的性能。它复制呼吸功能，在呼吸研究中很有用。哮喘和慢性阻塞性肺病等疾病推动了它的采用。它在吸入毒性测试中的重要性不断上升，特别是在呼吸系统健康研究中。

其他器官类型，例如肾脏芯片和芯片大脑也越来越受到关注。肾脏芯片在测试药物引起的肾脏损伤方面具有重要价值。它支持肾脏清除和过滤的药物筛选。芯片大脑有助于研究神经功能和疾病。它可以模仿血脑屏障，这对于大脑靶向药物输送至关重要。其他类别，包括皮肤和肠片，仍然是小众市场，但显示出潜力。这些部分共同支持创新并帮助扩大器官芯片技术的应用。

应用分析

2024年，药物发现与开发在芯片器官应用领域占据市场主导地位，占据超过44.2%份额。该细分市场受益于对更准确的药物测试方法的不断增长的需求。专家指出，与传统模型相比，器官芯片系统可以更好地预测人类反应。对更快、更具成本效益的药物发现过程的需求进一步支持了这一趋势。因此，制药公司越来越多地采用这些平台进行早期开发。

毒理学研究紧随其后，成为市场中的第二大细分市场。其增长归因于对更安全药物的需求不断增长。研究人员观察到，器官芯片平台能够对毒性作用进行高通量筛选。这有助于及早识别有害化合物并减少后期故障。改进后的空调毒性检测的准确性使这些系统成为临床前测试的宝贵工具。它们在监管提交中的使用也支持了研究机构和测试实验室的更广泛采用。

疾病建模和再生医学也引起了市场的关注。疾病建模受益于复制复杂人类疾病环境的能力。这使得研究人员能够实时研究疾病进展。另一方面，再生医学由于干细胞研究的整合而出现增长。器官芯片系统支持组织再生和器官修复的研究。随着该领域不断创新，包括个性化医疗和环境测试在内的其他应用显示出未来扩展的潜力。

最终用户分析

2024 年，制药和生物技术公司在芯片器官的最终用户领域占据主导市场地位，赢得了更多市场份额。份额超过51.3%。这种增长得益于对高效药物测试平台不断增长的需求。这些公司采用器官芯片系统来提高药物发现的准确性。该技术有助于减少对动物模型的依赖。它还可以更快地筛选和验证候选药物。这些优势提高了研发渠道的采用率。

学术和研究机构代表了第二大最终用户群体。他们对先进细胞生物学和微流体技术日益浓厚的兴趣支持了市场需求。研究人员使用芯片器官平台进行疾病建模和组织工程。这些系统可以更好地模拟人体器官功能。这有助于为学术出版物和政府资助的项目生成准确的数据。大学和公共实验室的采用持续增长，特别是在生物医学和转化研究领域。

其他部分包括 con广泛的研究组织、医院和环境测试机构。虽然市场份额较小，但该细分市场呈现稳定增长。片上器官平台的灵活性使其适用于各种测试环境。这些用户将该技术应用于毒性筛查、个性化医疗和生物安全研究。他们对非侵入性和道德测试方法的兴趣增加了市场潜力。随着认知度和可及性的提高，预计该细分市场的未来将会增长。

主要细分市场

按产品类型

• 器官芯片设备
• 消耗品和配件
• 软件和服务

按器官类型

• 心脏芯片
• 肝脏芯片
• 肺芯片
• 肾芯片
• 脑芯片
• 其他

按应用

• 药物发现与发展
• 毒理学研究
• 疾病模型
• li>
• 再生医学
• 其他

按最终用户划分

• 学术和研究机构
• 制药和生物技术公司
• 其他

司机

对动物替代品的需求不断增长测试

对动物测试替代品的需求不断增长是芯片器官市场的关键驱动力。监管机构和道德组织对基于动物的研究的局限性和道德影响表示担忧。因此，科学界正在寻求既符合道德标准又符合科学精度的创新模型。器官芯片技术正在成为可行的替代方案。这些系统有助于减少对动物测试的依赖，同时支持生物医学研究和药物开发的进步。

对人类相关测试模型的日益关注进一步推动了市场增长。传统的动物模型往往无法预测人类- 特定的反应，导致高药物损耗率。器官芯片平台可以更准确地模拟人体生理过程。这些微工程系统在微型规模上复制了人体器官的结构和功能。这可以更好地预测药物功效和毒性。因此，制药和生物技术公司正在临床前研究中采用这些技术，以提高安全性和成功率。

此外，先进技术的集成正在加强芯片器官系统的采用。微流体学、组织工程和干细胞生物学正在相结合，以提高模型的准确性。这些创新能够动态控制细胞微环境。这支持更真实的器官模拟。研究人员可以模拟复杂的疾病并进行精确的药物筛选。这一技术进步以及支持性监管指南预计将加速向体外的转变测试模型。因此，芯片器官市场在预测期内将持续增长。

限制

制造成本高且复杂

微流控器件制造的高成本仍然是市场增长的主要制约因素。制造涉及专用设备和洁净室环境。这些设施需要大量的资本投资，这给新进入者造成了财务障碍。此外，维护这些设施的成本也增加了总开支。因此，采用变得有限，特别是在预算紧张的组织中。中小企业尤其受到影响。这种财务压力减缓了产品开发并延迟了该行业内的商业化工作。

微流体系统需要高度复杂的设计和集成流程。这些设备必须以极高的精度运行才能处理流体体积微观尺度上的 mes。开发此类高性能系统的过程涉及复杂的工程和测试。这种技术需求使得没有先进基础设施的公司面临挑战。此外，缺乏标准化设计协议进一步增加了复杂性。这些技术挑战阻碍了小型研究中心和初创企业的发展。因此，该技术的可及性仍然受到限制，特别是在新兴市场。

由于成本高昂和技术障碍，微流控设备的采用进展缓慢。规模较小的研究机构和中型生物制药公司难以投资。有限的采用率限制了潜在的市场扩张。企业还必须考虑由于需求不确定而导致低回报的风险。这阻碍了许多人进入市场。尽管该技术前景广阔，但这些限制阻碍了快速增长。提高采用率、经济高效的制造和简化的集成解决方案系统蒸发散必须得到发展。克服这些问题对于行业的持续增长至关重要。

机遇

个性化医疗应用的扩展

个性化医疗的扩展为器官芯片（OoC）平台提供了重大机遇。通过使用患者来源的细胞，这些平台可以更准确地复制个体疾病状况。该方法能够创建反映真实患者生物学的定制疾病模型。因此，OoC 系统可以支持更具预测性和相关性的临床前测试。向患者特异性模型的转变预计将提高研究结果的准确性。这一趋势正在引起旨在降低临床试验失败率的制药和生物技术公司的兴趣。

将 OoC 平台与患者来源的细胞相集成，可以实现更有效的药物筛选过程。传统模型往往无法捕捉个体药物反应的变异性。然而，个性化 OoC 系统通过模仿特定患者的遗传和生理状况来解决这一差距。这增强了有效化合物的识别并降低了不良反应的风险。药物开发人员可以使用这些模型有效地测试多种治疗方案。因此，随着时间的推移，药物开发渠道可以变得更加精简和更具成本效益。

基于 OoC 的定制疾病模型还可以优化治疗策略。它们在临床应用之前为患者特定的治疗反应提供了宝贵的见解。这种方法通过改善临床决策来支持精准医疗的目标。此外，它有助于开发具有更高成功率的靶向疗法。来自个性化芯片的实时数据的集成可以指导正在进行的治疗调整。随着采用率的增加，该应用程序可能会获得监管利息和产业投资。因此，它为个性化医疗保健的创新提供了一条有前途的途径。

趋势

将人工智能和生物传感器集成到 OoC 系统中

将人工智能 (AI) 集成到片上器官 (OoC) 系统中正在成为一种重要的技术趋势。人工智能可以增强实时数据分析和模式识别。通过机器学习算法，研究人员可以自动解释复杂的生物反应。这可以带来更快的洞察力和改进的决策。在药物发现中，人工智能提高了药物相互作用的预测准确性。它还减少了与临床前测试相关的时间和成本。因此，对人工智能驱动的 OoC 平台的需求正在稳步增长。

生物传感器在 OoC 平台中得到越来越多的采用，以实现对生物过程的连续实时监控。这些传感器提供生物标记的精确检测er、化学信号和细胞反应。生物传感器的使用支持早期识别毒性和生理变化。这增强了体外模型的灵敏度和可靠性。在毒理学研究中，生物传感器通过捕获组织反应的细微变化提供有价值的见解。对非侵入性、准确、快速的测试方法的需求不断增长，推动了生物传感器在OoC技术中的使用。

人工智能和生物传感技术的结合应用有望显着提高OoC平台的功能和可扩展性。这种集成可以实现更好的数据采集、自动分析和预测建模。它还支持高吞吐量测试环境的开发。这些进步对于专注于药物筛选和个性化医疗的制药公司尤其有利。人工智能和生物传感器之间的协同作用提供了一种强大的、数据驱动的方法。可能会加速市场广告下一代 OoC 系统的选择和投资。

美国关税对“芯片器官”市场的影响

美国对生物技术相关进口产品征收关税影响了“芯片器官”(OoC) 市场。许多 OoC 组件（例如微流体系统、聚合物和传感器）均来自全球。这些产品的关税导致生产成本上升。聚二甲基硅氧烷（PDMS）和硅晶圆等材料是受影响的主要进口产品。成本的增加使美国制造商难以保持竞争力。结果，企业面临更高的运营费用，降低了研究机构和制药公司的承受能力。

关税的增加迫使制造商在吸收额外成本或转嫁成本之间做出选择。在许多情况下，额外的负担已经转移给了客户。这减缓了美国OoC市场的短期扩张。学术实验室和早期生物技术公司等对价格敏感的领域受到的影响最大。除了关税之外，全球供应链中断和通货膨胀进一步限制了市场的增长。由此产生的不确定性使利益相关者的规划和投资变得更加困难。

但是，长期影响可能会支持国内的恢复能力。一些美国公司已开始投资当地供应链，以减少对外国的依赖。这导致人们对建设国内制造能力的兴趣日益浓厚。鼓励陆上生产的政府激励措施和政策也在探索之中。这些转变可能有助于降低进口相关风险并加强整体生态系统。随着时间的推移，这可能会促进美国 OoC 行业的创新和成本效率。国内自给自足可能成为战略优先事项。

尽管当前面临挑战，美国仍继续努力擅长 OoC 研究和开发。强大的机构资金和监管支持仍然是关键驱动因素。 FDA 对非动物测试模型的支持正在刺激长期需求。增长前景取决于贸易政策的发展和国内能力建设。市场预计会适应，创新会抵消关税造成的短期挫折。

区域分析

2024 年，北美占据市场主导地位，占据超过 54.6% 份额，并拥有当年市场价值 6126 万美元。据行业观察，这一增长得到了该地区强大的生物医学研究能力的支持。领先的大学和研究中心推动了芯片器官技术的早期采用。人们也越来越转向非动物测试方法。这与日益增加的道德担忧和对替代品的监管鼓励相一致

专家指出，北美制药业在市场扩张中发挥着关键作用。微生理系统在药物开发中的应用正在迅速增加。这些系统提高了测试准确性，同时减少了时间和成本。美国食品药品监督管理局对非动物模型的开放创造了良好的环境。人们相信这种监管支持加速了创新。因此，器官芯片平台现在更常用于临床前药物研究。

分析师强调，合作是该地区的另一个增长因素。学术机构和私营公司之间的合作正在帮助推动技术进步。知识产权保护也很强大，这鼓励了投资。 2024 年，北美占据了市场主导地位，占据了超过 54.6% 的份额，全年市场价值为 6126 万美元。结合正在进行的研究在资金和利好政策的推动下，该地区有望保持领先地位。其创新生态系统持续支持下一代芯片器官解决方案的开发。

重点地区和国家

• 北美
  • 美国
  • 加拿大
• 欧洲
  • 德国
  • 法国
  • 英国
  • 西班牙
  • 意大利
  • 俄罗斯
  • 荷兰
  • 欧洲其他地区
• 亚太地区
  • 中国
  • 日本
  • 韩国
  • 印度
  • 新新西兰
  • 新加坡
  • 泰国
  • 越南
  • 亚太地区其他地区
• 拉丁美洲
  • 巴西
  • 墨西哥
  • 拉丁美洲其他地区
• 中东和非洲
  • 南非
  • 沙特阿拉伯
  • 阿联酋
  • 中东和非洲其他地区

主要参与者分析

片上器官 (OoC) 市场包括几家推动创新并扩大其应用范围的知名参与者。 Emulate Inc. 是该领域的先驱，为药物研究和毒理学测试提供其专有的人体仿真系统。通过与制药公司和学术机构的战略合作，该公司提高了市场采用率。 MIMETAS B.V. 以其 OrganoPlate® 技术而闻名，专注于高通量 3D 组织模型。其解决方案支持肾毒性和肿瘤学研究，使其在大规模药物筛选应用中占据强有力的地位。

Tissue Dynamics 使用干细胞衍生组织开发生理相关的体外模型。它专注于肝脏和心脏 OoC 平台。其系统集成了实时生物传感，提高了早期药物开发的准确性。 Organovo Holdings, Inc. 传统上以 3D 生物打印而闻名，现在开发先进的疾病肝脏组织模型e 研究。该公司将生物制造与微流体系统相结合。这种混合方法使平台能够复制复杂的生物功能，从而增加其在临床前测试和药物发现过程中的价值。

AxoSim Technologies 以其专注于 CNS 的 OoC 模型脱颖而出。其 Nerve-on-a-Chip® 和 BrainSim® 平台支持预测性神经毒性和神经系统疾病研究。该公司与制药公司合作，提高神经药物开发的准确性。其他主要参与者包括 TissUse GmbH、CN Bio Innovations、Nortis Inc. 和 Hesperos Inc.。这些公司专注于多器官芯片、疾病建模和个性化医疗。他们的全球合作伙伴关系和先进的产品供应增强了市场竞争。因此，器官芯片行业的技术进步和创新进一步加速。

市场主要参与者

• Emulate Inc.
• MIMETAS
• Tissue Dynamics
• Organovo
• AxoSim Technologies
• ChipSights
• Allevi（3D 生物打印解决方案）
• Bio-Techne（ACEA Biosciences）
• SynVivo
• Fluicell
• Haplogen GmbH
• Nortis Inc.
• Biogelx
• Xona Microfluidics
• Kirkstall Ltd.
• 其他

近期进展

• 2023 年 6 月：据报道，Emulate 推出了 Chip-A1，这是一种下一代器官芯片平台，旨在扩大其在癌症和化妆品研究中的实用性。根据现有信息，这款先进的芯片能够对复杂的 3D 组织进行建模，例如具有改进功能的肿瘤微环境和皮肤，包括模拟较厚组织和促进直接化合物给药的能力。此外，据说Chip-A1可以支持免疫细胞或细菌的整合，从而增强临床前模型的生理相关性。
• 10月2024年：Nortis被Quris-AI收购，Quris-AI是一家专注于药物安全预测的生物人工智能公司。此次收购将 Nortis 先进的肾芯片技术整合到 Quris-AI 的平台中，以增强药物安全性和疗效预测。芯片肾脏模型得到了美国国立卫生研究院国家转化科学促进中心的认可，预计将改善药物开发过程中的肾毒性评估和药代动力学预测。此次合作还延续了 Nortis 与 FDA 等监管机构和研究机构的合作关系，以推进肾脏疾病研究。