重力往复流连接肠上皮和三维肝细胞
2018 年，康奈尔大学（Cornell University）团队在 Lab on a Chip 报告一种无泵肠肝芯片。两个组织腔通过培养液流动连接，摇床周期倾斜形成高度差，以重力驱动双向往复流。研究比较肠肝共培养与各器官单独培养的存活、屏障和代谢功能，其中包括细胞色素 P450（cytochrome P450，CYP）酶的诱导活性。
肠道模型来自结肠镜活检的肠上皮细胞，经人端粒酶逆转录酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）永生化后扩增，再与人肠肌成纤维细胞配合形成上皮屏障。肝模型使用肝癌来源 HepG2 C3A 细胞，在聚合物支架中形成三维组织。
芯片使用 1 mL 共同培养液，两类培养液按 1∶1 混合，含 3% 胎牛血清。在装配后维持 14 天，每天更换约一半培养液。摇床以每分钟 3 个周期、约 12° 倾斜产生往复流。
肠屏障形成后，3 种物质用于通透比较
肠上皮在 Transwell 中与肌成纤维细胞共培养，形成紧密连接。跨上皮电阻（transepithelial electrical resistance，TEER）约为 255 ± 5.1 Ω·cm²，屏障维持至少 28 天；模型还表达药物转运蛋白 MDR1 和代谢酶 CYP3A4。
通透实验在培养第 28 天的 Transwell 进行，分别测试普萘洛尔、甘露醇和咖啡因，连续采样至 8 小时。人肠上皮模型与 Caco-2 在普萘洛尔和咖啡因的表观通透系数上有显著差异，甘露醇没有显示相同的显著差异。
这组物质的通透实验用于确认肠屏障功能，独立于随后肠肝共培养中的酶诱导检测。原研究没有在完整芯片中报告这三种物质的联通药代曲线。
共培养维持活力，诱导 CYP 活性高于单器官
在完整芯片的 14 天培养中，肠上皮和 HepG2 C3A 的活细胞比例均超过 90%。肠上皮保留吸收细胞、肠内分泌、杯状和潘氏样细胞相关组成，肝细胞则分布于支架并形成紧密的三维结构。
团队在装配后的第 7、14 天测量尿素、白蛋白和 CYP 功能。尿素与白蛋白在共培养及单器官培养中均可检出；研究中更明确的共培养增强来自 CYP1A1 和 CYP3A4 的诱导活性。
CYP3A4 使用利福平诱导，CYP1A1 使用 3-甲基胆蒽诱导，处理 48 小时后进行发光检测。共培养的诱导活性为肠或肝单独培养的约 2–4 倍，结果来自 3 次独立实验、每组两个重复。
双向流和细胞来源界定当前验证范围
无泵结构省去了独立输液泵，多个器件可由同一摇床驱动。当前流动速度随倾斜过程变化，作者也指出，单向恒定流更接近部分多器官研究需求，后续可通过摇床程序和通道设计改进。
这项研究建立了原代来源肠屏障与三维肝细胞的连接条件，并用活力、通透及诱导代谢功能验证系统。肠上皮已经永生化，肝端仍为 HepG2 C3A；细胞来源和永生化处理是评价模型代谢功能时的重要背景。
进一步用于药物吸收、首过代谢或安全性预测，还需在联通系统中测量具体药物的暴露、代谢产物和毒性。当前证据主要说明两类细胞能够共存，并保持所测屏障和酶功能。