器官芯片市场规模和份额
市场概述
| 研究期 | 2019 - 2030 |
|---|---|
| 市场规模 (2025) | 0.39 十亿美元 |
| 市场规模 (2030) | 1.51 十亿美元 |
| 增长率 (2025 - 2030) | 30.94% CAGR |
| 增长最快的市场 | 亚太地区 |
| 最大的市场 | 北美 |
| 市场集中度 | 中 |
主要参与者
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Mordor Intelligence器官芯片市场分析
器官芯片市场规模预计在2025年为3.9亿美元，预计到2030年将达到15.1亿美元，在预测期间（2025-2030年）的复合年增长率为30.94%。
随着监管机构验证微生理系统、制药企业将研发资金转向无动物试验、3D打印降低设备制造成本，市场需求不断上升。北美地区的早期商业化势头最强，《FDA现代化法案2.0》和ISTAND试点项目缩短了审批时间。亚太地区凭借大量公共投资有望实现最快增长，而欧洲则受益于标准化路线图，促进跨境采用。随着企业整合人工智能、达成联合开发协议并扩大自动化生产线，竞争强度不断增强。
关键报告要点
- 按器官类型，肺部模型在2024年以34.8%的市场份额领先器官芯片市场；心脏芯片预计到2030年将以33.4%的复合年增长率增长。
- 按应用，药物发现平台在2024年占器官芯片市场规模的58.2%，而疾病建模预计到2030年将以34.6%的复合年增长率扩张。
- 按最终用户，制药和生物技术公司在2024年占据59.7%的器官芯片市场份额；合同研究组织在2025-2030年期间有望实现最高36.8%的复合年增长率。
- 按地理区域，北美在2024年以42.8%的收入份额占主导地位，而亚太地区预计到2030年将录得35.3%的复合年增长率。
全球器官芯片市场趋势与洞察
驱动因素影响分析
| 驱动因素 | (~) %对复合年增长率预测的影响 | 地理相关性 | 影响时间线 |
|---|---|---|---|
| 无动物临床前试验要求 | +7.5% | 北美、欧洲 | 中期（2-4年） |
| 慢性和复杂疾病负担 | +6.2% | 发达医疗保健市场 | 长期（≥4年） |
| 精准医学和患者来源芯片 | +5.8% | 北美、欧洲、日本、韩国 | 中期（2-4年） |
| 药物毒性早期检测 | +4.3% | 制药研发实力强的地区 | 短期（≤2年） |
| 战略投资与合作伙伴关系 | +3.9% | 北美、欧洲、中国 | 短期（≤2年） |
| 微加工和3D生物打印进展 | +3.2% | 全球创新中心 | 中期（2-4年） |
| 来源: Mordor Intelligence | |||
全球向无动物临床前试验要求的转变
FDA在2025年10月决定逐步淘汰单克隆抗体的强制性动物研究，加上《FDA现代化法案2.0》，正在加速人类相关试验平台的采用。[1]美国国会，《FDA现代化法案2.0》，congress.gov该机构允许开发者提交非动物数据的试点项目促使制药集团修订内部协议，并将筛选预算转向器官芯片。欧洲也在并行推进，监管机构对动物研究施加更严格的限制。这些政策举措创造了稳定的需求底线，推动合同研究组织采购框架，并缩短平台供应商的销售周期。结合器官芯片与AI分析的企业最有望受益，因为它们提供了符合2025年后合规截止日期的一站式路径。因此，无动物要求为器官芯片市场奠定了中期收入可见性的基础。
需要更好模型的慢性和复杂疾病高负担
代谢综合征、非酒精性脂肪肝病和神经退行性疾病等慢性疾病占全球发病率的比例不断扩大。2024年一项使用Hesperos多器官芯片的研究复制了NAFLD进展过程，并突出了动物模型遗漏的治疗窗口。[2]Hesperos Inc.，《人体芯片NAFLD研究》，nature.com这种模拟人体病理生理学的能力支持研发的执行/不执行决策，并降低临床减员成本。在人口老龄化和庞大公共保险体系的市场中，需求尤为强烈，这些体系现在优先考虑直接惠及患者结果的转化研究。随着这些卫生系统推动更高的预测有效性，器官芯片成为不可或缺的工具，在器官芯片市场中保持长期动力。
精准医学和患者来源芯片需求增长
个性化肿瘤学和罕见病项目依赖于能够捕获个体异质性的检测系统。哥伦比亚大学的研究人员已构建可定制的多器官结构，通过血管流动连接心脏、骨骼、肝脏和皮肤组织。通过加载患者特异性细胞，临床医生可以在首次人体给药前对治疗方案进行基准测试。在美国、日本和德国的综合癌症中心，采用最为明显，这些中心的报销机构正试点基于结果的合同，奖励定制干预措施。这种临床拉动继续扩大可解决的用例，并将器官芯片技术巩固为精准医学的核心支柱。
药物毒性早期检测和新产品发布的需求
药物诱导肝损伤占晚期失败案例的近40%。FDA在2024年9月将人体肝脏芯片纳入ISTAND试点项目，为毒性声明提供了经过验证的途径。[3]美国食品药品监督管理局，《ISTAND试点项目接受人体肝脏芯片》，fda.govCN Bio于2024年11月推出的PhysioMimix生物利用度检测试剂盒通过在动态流动条件下评估口服吸收来补充这些努力。监管认可和新型检测试剂共同激励申办方在发现阶段更早整合芯片。工作流程的这种转变使器官芯片市场的短期增长保持在正轨上。
限制因素影响分析
| 限制因素 | (~) %对复合年增长率预测的影响 | 地理相关性 | 影响时间线 |
|---|---|---|---|
| 技术复杂性和技能差距 | −5.4% | 新兴市场 | 中期（2-4年） |
| 高资本和运营成本 | −4.8% | 资源有限地区 | 短期（≤2年） |
| 有限的监管验证和指导方针 | −3.6% | 监管框架不断发展的地区 | 中期（2-4年） |
| 自动化工具链高资本支出 | −3.2% | 新兴市场 | 短期（≤2年） |
| 来源: Mordor Intelligence | |||
技术复杂性和技能差距阻碍广泛采用
操作微流体平台需要细胞生物学、工程学和传感器集成方面的跨学科专业知识。2024年5月《芯片实验室技术前沿》的一项综述调查了较小的实验室，发现在接受训练有素的人员和标准化协议方面机会有限。多器官系统加剧了这一负担，因为每个模块都需要严格的流量控制和同步数据采集。为弥合差距，行业团体倡导模块化设备、自动化培养基交换和基于云的分析。然而，在这些工具成为主流之前，复杂性将抑制采用，特别是在一级研究中心之外。
微流体基础设施的高资本和运营成本
精密泵、气体控制培养箱和高通量成像增加了显著的间接费用。耗材、频繁灭菌和对熟练技术人员的需求推高了每项检测的费用。虽然LCD 3D打印已降低单位成本，但许多机构仍面临预算限制。风投支持的初创企业可以摊销设备成本，但公共资助的实验室往往难以证明初始支出的合理性。随着价格压缩的进行，器官芯片市场将扩大，但短期采用仍不均衡。
细分分析
按器官类型：肺部主导地位和心脏加速发展
肺部芯片在2024年占据34.8%的器官芯片市场份额，这得益于其在呼吸毒性、传染病研究和气雾递送研究中的实用性。POSTECH研究人员推出的高保真3D生物打印肺泡结构加强了模型相关性，并吸引了疫苗制造商的资助。这些平台模拟气道生物力学，实现纤毛摆动频率等终点，并整合免疫细胞层。随着监管机构在COVID-19后优先考虑呼吸道药物安全，采购保持稳定。与此同时，心脏芯片有望在2030年前实现最快33.4%的复合年增长率，这得益于心律失常筛查和肿瘤学化合物的心脏毒性测试。嵌入力感应微线的自动化制造减少了人工操作时间，鼓励在学术核心设施中更广泛地部署。
脑和中枢神经系统分段正获得动力，研究人员在神经退行性研究中寻求啮齿动物模型的替代品。肾脏和肝脏芯片保持强势地位；后者受益于ISTAND验证的人体肝脏芯片，为代谢候选药物的安全包裹提供支撑。连接血管、上皮和免疫成分的多器官阵列代表下一个前沿。提供即用型模块化平板的供应商有望在申办方转向系统药理学研究时获得增量订单。
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的份额
按应用：药物发现领导地位和疾病建模动力
药物发现仍是最大的用例，在2024年占器官芯片市场规模的58.2%。申办方使用基于芯片的表型筛选在投资动物研究之前过滤化合物库。由此产生的先导到候选化合物的优化降低了低概率化合物的支出，并缩短了进入临床的时间线。疾病建模虽然规模较小，但到2030年正以34.6%的复合年增长率扩张，因为先进的芯片重现了复杂的病理学，如非酒精性脂肪性肝炎和炎症性肠病。这些系统支持作用机制研究和生物标记物验证，这些活动是传统培养在动态灌流下无法复制的。
ADME和毒理学工作流程使用肝脏、肾脏和肠道结构估计生物利用度、代谢清除率和脱靶负债。FDA对药物诱导肝损伤指标的关注，结合CN Bio新推出的生物利用度试剂盒，标志着官方接受芯片衍生的PK数据。精准医学应用仍然小众，但正获得临床牵引力，特别是在肿瘤学领域，体外肿瘤芯片为难治性患者提供个性化方案。模拟病原体通过粘膜屏障进入的传染病模型完善了应用组合。
按最终用户：制药实力和CRO活力
制药和生物技术公司在2024年占器官芯片市场规模的59.7%，因为它们将微生理数据整合到新化学实体的监管档案中。内部实验室进行比较研究，将芯片读数与历史动物结果并行，逐步淘汰传统检测。为预测毒理学和首创模式专用的预算维持对耗材和软件分析的经常性需求。
合同研究组织预计到2030年将以36.8%的复合年增长率超越所有其他群体。这些服务提供商为缺乏内部微流体能力的中小型申办方充当力量倍增器。几家CRO已安装来自Emulate和MIMETAS的一体化系统，扩展涵盖心脏毒性、通透性和疾病建模的付费服务菜单。学术机构继续开创新颖的芯片架构，经常分拆出风投支持的公司。化妆品和个人护理品牌正试点皮肤芯片检测，以满足限制动物试验的法规，为需求基础增加多样化。
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的份额
地理分析
北美在2024年产生了器官芯片市场42.8%的收入，受FDA的ISTAND框架、深厚的风投资金池以及常春藤盟校与大型制药公司合作的推动。美国承担了大部分早期芯片试验，而加拿大提供为合同制造商供货的聚合物微加工专业知识。Medicare覆盖证据范式下的报销试点进一步鼓励基于医院的转化研究。
亚太地区有望在2030年前实现最快的35.3%复合年增长率。中国利用补贴微流体工具的国家补助，其合同研究生态系统快速扩展以处理跨国外包。日本药品医疗器械局已就微生理数据提交发布指导，为本土开发者提供国内批准途径。韩国财团将芯片生产与细胞和基因治疗国家倡议相结合，创造协同需求。
欧洲凭借地平线欧洲补助和整合的学术网络保持强劲份额。2024年7月发布的CEN/CENELEC路线图绘制了材料资格认证、灭菌和细胞完整性的途径，促进跨实验室可比性。法国和德国资助将纳米级工程与原代人类细胞库配对的产业集群。该地区严格的动物福利规则加速了体内检测替代为芯片模型，特别是在安全药理学和化妆品领域。
竞争格局
器官芯片市场适度分散，有十多家平台供应商、专业组件供应商和分析初创企业。CN Bio与Altis Biosystems在2024年1月的合作将肠上皮模块与肝脏结构合并，提供解决首过代谢的PK-PD套件。Emulate在多年合同下许可其硬件，并捆绑云分析以锁定经常性订阅收入。MIMETAS将其OrganoPlate目录扩展到肾脏模型，加强肾毒性覆盖。
融资轮次推动产品路线图和扩张。CN Bio的B轮融资和Emulate的多轮资金池支持ISO级洁净室产能增加。BMF Biotechnology等新进入者应用高分辨率3D打印创建器官支架，在定价上挑战现有企业。人工智能整合形成竞争护城河；被默克KGaA采用的Quris-AI的Bio-AI平台说明了机器学习就绪数据集的吸引力。免疫肿瘤学和罕见遗传疾病的多器官芯片仍存在空白，很少有经过验证的测试平台。构建开放、模块化生态系统的供应商可以捕获这些未满足的需求。
2025年的战略举措包括传感器技术交叉许可、泵组件OEM协议以及与电子健康记录供应商的合作伙伴关系以简化数据导入。这些行动共同加深转换成本、扩大解决方案广度，并随着企业寻求规模效率而推动整合。
器官芯片行业领导者
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BiomimX SRL
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Elveflow
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Emulate Inc.
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Altis Biosystems
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AxoSim
- *免责声明：主要玩家排序不分先后
近期行业发展
- 2024年10月：InSphero推出下一代肝脏芯片平台，旨在改善药物诱导肝损伤的评估，为临床前研究提供更可靠的数据
- 2024年10月：Allevi Inc.推出专为创建可定制器官芯片模型而定制的新生物打印试剂盒，为研究人员制造组织特异性芯片的过程提供便利。
- 2024年9月：Hesperos获得重要补助，开发旨在建模复杂人类疾病的多器官芯片系统，增强个性化医学应用的潜力。
- 2024年9月：Emulate Inc.宣布与领先制药公司合作，利用其器官芯片技术进行高级药物测试，旨在提高人体生物学模型的预测准确性。
- 2024年8月：MIMETAS BV扩展其OrganoPlate平台，包含肾脏芯片模型，促进对肾脏疾病和药物肾毒性的更准确研究
全球器官芯片市场报告范围
根据报告范围，器官芯片也称为多通道3D微流体细胞培养芯片。它是一种模拟整个器官和器官系统活动、力学和生理反应的人工器官。器官芯片的大小约为AA电池大小，其透明性使我们能够在细胞和分子水平上观察器官的功能、行为和反应。器官芯片行业按器官类型（肝脏、心脏、肺部和其他器官类型）、应用（药物发现、毒理学研究和其他应用）、最终用户（制药和生物技术公司、学术和研究机构以及其他最终用户）和地理区域（北美、欧洲、亚太地区和世界其他地区）进行细分。报告为上述细分市场提供价值（百万美元）。
| 肝脏 |
| 心脏 |
| 肺部 |
| 肾脏 |
| 肠道 |
| 大脑和中枢神经系统 |
| 皮肤 |
| 多器官和其他复杂系统 |
| 药物发现和先导识别 |
| ADME/毒理学筛选 |
| 疾病建模 |
| 精准医学和个性化治疗 |
| 其他应用 |
| 制药和生物技术公司 |
| 合同研究组织 |
| 学术和研究机构 |
| 化妆品和个人护理行业 |
| 其他最终用户 |
| 北美 | 美国 |
| 加拿大 | |
| 墨西哥 | |
| 欧洲 | 德国 |
| 英国 | |
| 法国 | |
| 意大利 | |
| 西班牙 | |
| 欧洲其他地区 | |
| 亚太地区 | 中国 |
| 日本 | |
| 印度 | |
| 澳大利亚 | |
| 韩国 | |
| 亚太其他地区 | |
| 中东和非洲 | 海湾合作委员会 |
| 南非 | |
| 中东和非洲其他地区 | |
| 南美 | 巴西 |
| 阿根廷 | |
| 南美其他地区 |
| 按器官类型 | 肝脏 | |
| 心脏 | ||
| 肺部 | ||
| 肾脏 | ||
| 肠道 | ||
| 大脑和中枢神经系统 | ||
| 皮肤 | ||
| 多器官和其他复杂系统 | ||
| 按应用 | 药物发现和先导识别 | |
| ADME/毒理学筛选 | ||
| 疾病建模 | ||
| 精准医学和个性化治疗 | ||
| 其他应用 | ||
| 按最终用户 | 制药和生物技术公司 | |
| 合同研究组织 | ||
| 学术和研究机构 | ||
| 化妆品和个人护理行业 | ||
| 其他最终用户 | ||
| 按地理区域 | 北美 | 美国 |
| 加拿大 | ||
| 墨西哥 | ||
| 欧洲 | 德国 | |
| 英国 | ||
| 法国 | ||
| 意大利 | ||
| 西班牙 | ||
| 欧洲其他地区 | ||
| 亚太地区 | 中国 | |
| 日本 | ||
| 印度 | ||
| 澳大利亚 | ||
| 韩国 | ||
| 亚太其他地区 | ||
| 中东和非洲 | 海湾合作委员会 | |
| 南非 | ||
| 中东和非洲其他地区 | ||
| 南美 | 巴西 | |
| 阿根廷 | ||
| 南美其他地区 | ||
报告中回答的关键问题
器官芯片市场到2030年的预计价值是多少？
器官芯片市场预计到2030年将达到15亿美元，复合年增长率为30.94%。
目前哪种器官模型产生最高收入？
肺部芯片以2024年34.8%的收入领先，反映了呼吸研究和吸入毒性测试的强劲需求。
为什么合同研究组织预计增长最快？
CRO为缺乏内部基础设施的申办方提供外包微生理测试服务，在2025-2030年期间有望实现36.8%的复合年增长率。
监管机构如何支持器官芯片的采用？
FDA的ISTAND试点项目接受芯片生成的安全数据，而《FDA现代化法案2.0》取消动物试验要求，为替代方法创造了明确途径。
哪些技术进步正在降低成本？
LCD 3D打印和自动化热塑性制造降低了每设备生产费用，实现高分辨率芯片的大规模制造。
哪个地区将扩张最快，为什么？
亚太地区有望实现35.3%的复合年增长率，这得益于政府研发补贴、不断增长的制药基础以及在提交中认可芯片数据的新兴监管指导。
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