迄今为止，在医学研究中，动物实验是必不可少的。（Fraunhofe Institute）的研究者们发明了一种很有前景的替代方法：在芯片上创建“小型器官”。通过这种方式，可以逼真地分析人体内错综复杂的新陈代谢进程。

每个人都不希望脱离能医治许多疾病的现代医学，但从另外一方面来讲，为了确保药物的安全和有效性，在研究阶段，动物实验是必不可少的。世界各地的研究人员都在致力于研究替代动物实验的方法，然而，很难找到替代品。因为要想研究一种物质产生的影响，在孤立的组织样本或细胞上进行测试是远远不够的。弗劳恩霍夫的Frank Sonntag博士解释说：“大多数药物是在整个有机体内系统地作用，而在这一过程中，常常会代谢出损害特定器官的有毒物质。”

利用这种小型的多器官芯片（大小比对于一欧元硬币）和三个独立的微电路，可以研究某些特定的肾细胞再生（来源：弗劳恩霍夫技术手册）

芯片模拟人类循环系统

德雷斯顿研究所和柏林科技大学生物技术研究所的研究人员一起，设计了一种新的解决方案来减少不必要的动物实验-----多器官芯片，它以惊人的准确性复制了人体内复杂的新陈代谢过程。研究人员表示：“我们所建立的系统是以1:100,000的比例复制了人体的机体结构。”人类各种器官的细胞对应地置于芯片内的不同部位，这些“小型的器官”通过微小的管道相互连接。研究人员通过献血者获得可用于研究的细胞。Sonntag解释道：“我们通过这种方式模拟人类血液循环。”整个系统的运作就像人的心脏：一个微型泵通过细微的管道持续地传输细胞培养基中的液体。研究人员可以根据需要修改具体的芯片构造，比如“器官”的数量，与微通道的连接状态，模拟不同的病理或者生理状态。这种芯片可用于测试新药物的活性成分或者研究化妆品的皮肤耐受性。

其实通过流体通道连接各种细胞的概念并不算新鲜，然而这个新系统相对以前的方法有两大明显的优势：工程的技术专业化和微流控系统小型化。专业的工程设计使得微型泵能维持小于0.5微升每秒的管道液体流速，Sonntag讲道：“如果该比率是不正确的，那将导致结果不精确，这意味着细胞样品和液体间的关系是真实存在的。”这个比率才能最佳模拟细胞和液体介质之间的关系。其次，芯片内的微流体系统保证恒定持续的流动状态，如同人体血液一样，这是很重要的。

研究人员已经在芯片上加载细胞并测试了相关物质的作用，他们明确检测到了特定细胞中产生的代谢产物和其他细胞受到的影响，比如肠粘膜细胞。Sonntag说：“我们使用细胞样本来自不同的性别和种族，可以按照需求以1:100,000的比例设置身形大小和体重变化。” 科学家们可以清楚地观察到代谢产品在特定的细胞样本的作用形式以及影响其他细胞。可以说，这种技术比在动物模型上试验药物更有说服力，因为动物的机体反应并不能1：1还原到人体身上。

这项技术已经在一些化妆品行业的公司投入使用。或许在未来，这样的微型芯片也会应用到其他潜在的领域。Sonntag说：“某些肾脏细胞、内皮细胞在肾脏疾病中发挥着关键的作用，目前为止，通过体外测试只有内皮细胞发挥着作用，借助多器官芯片，我们可以为观察受伤后细胞的再生提供一个测试的环境。”