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现代药物和化妆品的开发是一项人类前临床试验，需要动物测试。在动物实验中，需要花费时间和金钱来获得准确的结果以及道德问题。然而，最近，正在研究在记忆棒大小的芯片上复制人体器官的方法，它具有帮助加速药物开发和减少动物实验的潜力。
为了开发一种药物并进入市场，它必须跨越多个门户。它通常要花费10年以上的时间，并花费大量研发费用。另外，据估计，实际批准并提供给诊所的药物比例仅为所测试药物的13.8％。在开发的最后阶段需要进行人类实验，但实验是对在此过程中生长的细胞或动物进行的。
使用培养的人类细胞进行的实验相对便宜，但是它们是在远离体内环境的条件下进行的。在某些情况下，细胞会失去其原始功能。另外，在动物实验中，可以评估围绕全身的药物的过程，但是由于物种差异，很难复制与人类相同的条件，并且难以准确掌握疗效和候选药物的安全性。例如，有可能在动物试验阶段就停止有前途的药物的开发，因为在人类中不会出现猴子未见的副作用，反之亦然。
作为克服这种药物开发瓶颈的技术，利用芯片再现人体器官的生理功能的人体芯片的开发引起了关注。哈佛大学研究所Wyss Institute的研究小组于2010年宣布，他们开发了可重现肺功能的器官芯片。
器官芯片的大小相当于计算机记忆棒的大小，是一种由透明且柔软的聚合物制成的微流体培养装置。芯片由被多孔膜隔开的两个通道组成。在模拟器官的一个通道中培养特定的器官细胞，在模拟血管的另一通道中培养血管内皮细胞。独立的液体被发送到两个通道以维持器官模型的功能，但交换分子，例如细胞因子，给药的药物和通过通道分离器分解药物的代谢物。
该研究小组已经成功开发了器官芯片，例如肠，肝，肾，心脏，肺和皮肤。这项新的研究表明，通过将每个血管通道与一个器官芯片连接起来，不仅可以制作单个器官，还可以制作模仿人体的器官芯片模型来分析不同器官在给药后的反应。
该研究小组创建了一个模型，该模型连接了多个设备芯片，以发现药物在被吸收到活体内后如何吸收以及如何到达目标部位，研究体内的药代动力学和药物作用，并从药效学角度研究药物作用。我很期待这样做。
该研究小组进行了几次实验，以评估连接多个器官芯片的模型。在第一个研究中，发送了高度优化的血液替代品，并连接了八个器官芯片。该设备能够维持所有组织和器官功能3周。另外，据说可以定量地预测每个组织中的化学物质的量。
在第二项研究中，通过将彼此连接的器官芯片连接到流体混合罐上，构建了能够在诸如活生物体的器官芯片之间交换血液和药物的模型。然后，通过从模拟肠的器官芯片中施用尼古丁，尼古丁在肠中被吸收，在肝脏中代谢，最终模拟了从肾脏排出的尼古丁的摄入。在此模型中，研究小组分析了尼古丁的摄取和代谢，并将其与从真实人类获得的数据进行了比较。结果，证实了诸如最大尼古丁浓度和直到尼古丁到达每个组织的时间之类的因素严格反映了在真实人类中确认的数据。
该研究小组还使用结合了几种器官芯片的模型测量了作为抗癌药的顺铂的药理作用。研究小组透露，由于可以使用器官芯片在此水平上模仿生物体，因此有望提高对制药行业的兴趣并逐渐减少动物实验。相关信息可以在这里找到。
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