先明确药物问题，再决定需要几个器官
多器官芯片能否帮助药物研发，首先取决于要回答的问题。哥伦比亚大学（Columbia University）的研究者在 Cell Stem Cell 的综述中提出，先确定必需的组织功能和读数，再决定器官数量、复杂程度与连接方式。
如果问题是某种肝脏代谢反应，体系需要相应代谢能力；如果关注代谢物进入其他器官后的影响，还需要器官之间的转运。各组织的具体功能和转运路径因而是设计时的关键。
作者甚至以微泵模拟心脏的循环驱动功能为例：当研究只需要脉动液流时，可以用工程部件承担这一功能；若要研究药物对心肌收缩的影响，则需要具有相应读数的心肌组织。
这种设计取舍以研究问题所需的功能为依据。综述随后把多器官连接分为静态、单向灌流与循环 3 类。
静态连接依靠共享环境，单向灌流只向下游传递
静态连接把组织放在相邻或共享液体的空间中，主要依靠扩散等过程传递可溶性物质。综述举例，用 Caco-2 细胞在上方膜培养系统形成肠屏障，下面放人肝细胞，用于口服生物利用度研究。
该被引案例对 24 个已知化合物中的 22 个给出了具有临床相关性的预测。数字来自综述引用的既有研究，统计对象为化合物。
单向灌流则让液体沿固定方向进入下一个模块，器官可以串联、并联或组合安排。它有助于研究药物如何经过某一组织后到达另一组织，但下游释放的信号不会沿原路径返回上游。
模块化连接也允许各组织先在适合自己的条件下成熟，再组合使用；失败模块可以移除或更换。这给实验设计带来灵活性，同时仍需检查连接后的流动和培养环境是否适合所有模块。
上清转移与循环流动形成不同的因子传递
机器人或人工把上清从一个培养单元转到另一个单元，也能传递分泌因子。综述把它视为功能耦合的一种办法，不过这样的分次转移，并没有重现器官之间持续的生理流动。
循环连接让流出的液体重新进入系统，药物、代谢物和信号因子可以影响下游，也有机会返回上游。因此，它适合研究双向反馈，以及药物在多个组织之间反复分布的过程。
循环流动仍受平台因素影响。材料可能吸收药物，液体过多会稀释分泌因子，而采样也会改变体积。作者因此把材料选择、小体积培养、可连续采样的设计和数学模型放在一起讨论。
例如，综述介绍用聚砜替代易吸收疏水药物的聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS），并用模型区分非生物平台过程与组织反应。这是所引具体体系的经验，对其他材料和药物仍需分别检查。
共用培养基还需兼顾各组织的成熟与功能
连接多个器官，往往意味着混合各自的培养液。共同培养基操作直接，却未必同时适合不同细胞，尤其是组织还需要特殊条件继续成熟时；因此，接通液路后仍要复查每个器官的功能。
作者讨论的另一种设计，是用具有选择通透性的内皮屏障，将器官自己的培养环境与循环通道隔开。这样可让小分子和部分信号交换，同时保留各模块所需条件，但屏障本身也需要稳定、功能性验证。
细胞来源同样影响取舍。原代细胞通常较成熟，但数量有限、难以扩增；细胞系容易培养，却可能缺少目标器官的功能。诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC）可提供患者背景，但分化效率与成熟度仍是问题。
连接方式、共同培养环境和各组织细胞状态，共同影响多器官体系中的药物反应及其解释。
缩放应围绕功能，人体预测仍需实际比较
器官的相对大小与流量怎样缩小，也是核心问题。综述讨论按人体器官质量缩放的思路，同时提出按代谢能力、流量或目标反应进行功能缩放，可能更适合某些药物研究。
例如，可能需要多个肝模块才能达到所需的每次流经代谢能力，再据已知药物作用确定其他模块的规模。但模块数量是离散的，液体体积和流量又相互影响，需要结合这些功能条件选择缩放关系。
药物研究还要求连接顺序与预期路径相符，并检验原药、代谢物和靶器官反应是否一致。缺少关键组织功能或屏障，即使网络复杂，也可能不能回答相应的吸收、代谢或安全性问题。
本文发表于 2018 年，关于个体化用药和“芯片上的临床试验”的讨论属于发展方向。其直接贡献是把连接、反馈、培养条件与功能缩放的取舍讲清；是否能预测人体结果，仍须由具体药物、参照数据和验证设计证明。