动态浓度需要自动补液和采样
体内药物浓度会随时间变化。德国和瑞典研究团队在 Advanced Science 报道自动化微流控平台，用机器视觉监测液位，控制补液和采样，让人肝球状体接受随时间变化的药物浓度。
系统整合芯片、阀门、储液结构和控制程序。芯片主体采用 OSTE+ 材料，上方结构中的部分材料与培养液隔开。装置可以在维持培养液体积的同时输入不同溶液，并从较小体积样本中测量药物或生物标志物。
系统通过图像分割识别培养液界面，根据液位反馈调整补液、采样和阀门操作。团队先用无细胞实验测试自动控制的稳定性，再通过药物浓度、细胞存活、成像和蛋白检测评价肝组织反应。
闭环反馈会持续查看组织区域的液体体积，并据此反馈调整阀门操作。采样后补回相应液体，可以减少反复人工取样对培养条件的扰动；输入溶液的变化则用来形成预定的浓度过程。
微量采样与动态浓度控制的稳定性
连续 3 天的工程实验中，系统完成 5516 次泵送循环，将培养液总体积维持在 112±4 μL，并通过反馈微调循环时间。液位分割的平均交并比约为 0.962，反映图像中液体区域的识别情况。
采样测试覆盖 1.5–20 μL。4 μL 采样的变异系数低于 1%，1.5 μL 时约为 6.9%；补液变异系数低于 2%。这些结果用于选择后续的微量采样条件，并判断较小体积操作的波动。
团队用示踪物和质谱检查动态浓度是否按计划形成，演示日内多次浓度峰和持续改变的给药过程。对乙酰氨基酚的技术性暴露模拟延续 14 天，确认重复输入后仍可追踪浓度变化。
论文举例，在总量 120 μL 的培养环境中每 2 小时采样并补液 2 μL，每天约交换 20% 的培养液。自动取样同时提供连续检测资料，可用于查看组织释放的成分在日内怎样变化。
累计暴露相同，肝组织反应仍有差别
生物学实验使用人原代肝细胞与非实质细胞共同形成的球状体，两类细胞比例为 4∶1。研究将它们放入芯片组织区域，比较动态给药与恒定浓度培养，集中分析对乙酰氨基酚处理 24 小时后的反应。
两种给药条件按浓度—时间曲线下面积匹配，使累计暴露量相近。动态条件含浓度变化及峰值，恒定条件维持稳定浓度。团队由此分析相同累计暴露量下，给药波形怎样影响肝细胞反应。
动态条件下，ATP 水平下降和形态变化更明显。细胞成像显示脂质、肌动蛋白及膜结构发生变化，线粒体分布也改变。相同累计暴露量下，不同浓度变化过程带来了不同的损伤表现。
两种条件下天冬氨酸氨基转移酶均增加，动态条件下的释放量超过恒定条件的 3 倍。丙氨酸氨基转移酶在动态条件下检出增加。自动采样让团队可以追踪这些标志物出现的时间，并与细胞存活及形态结果比较。
非实质细胞改变肝球状体的蛋白释放谱
研究通过靶向蛋白分析检测 92 项蛋白。原代肝细胞单独培养时，CCL3、CCL4、IL8、IL18 和 MCP1 升高；加入非实质细胞的球状体中，HGF、MMP1、MMP10、IL6 和 CASP8 明显增加。这些差别提示，细胞组成会影响组织受到药物损伤后释放的蛋白。
系统将浓度控制和自动采样结合，可连续观察给药后的浓度及标志物变化，再与终点成像中的组织结构和细胞存活结果对照。
多标记成像分析脂质、线粒体、肌动蛋白与膜等特征；蛋白资料则补充组织释放和响应的信息。将这些指标放在具体浓度—时间过程下比较，有助于分辨暴露波形对应的不同组织状态。
多种给药曲线与平台并行规模的扩展
作者讨论了在平台中加入患者来源材料、免疫细胞和更复杂三维组织的可能性，以研究不同细胞之间的相互作用。当前药物毒性案例集中于对乙酰氨基酚；液体控制和分割性能来自单独的技术测试，分别说明自动操作和肝组织反应。
平台的自动控制与采样可以用于反复给药、洗脱及多峰浓度研究。后续增加药物和组织参照后，有望更系统地比较峰值、暴露持续时间与累计暴露量各自对肝损伤的贡献。
扩大并行规模仍需要解决装置布局和反馈计算的问题。每个独立装置都需要液位观察，摄像位置、图像处理能力和培养空间可能成为限制。作者提出继续小型化，并探索将传感器直接整合进平台。