器官缩小后，浓度与流量仍需相互匹配
韩国弘益大学（Hongik University）及美国康奈尔大学（Cornell University）等团队在 APL Bioengineering 综述多器官微生理系统（microphysiological systems，MPS）的数学设计方法。文章讨论如何确定组织大小、培养液体积和循环参数，以再现与人体相关的药物暴露。
多器官平台的肠、肝和肾等模块参与吸收、代谢和排泄，靶器官模块则用于观察药效或毒性。若代谢产物在连接培养液中被过度稀释，靶组织即使生物学功能良好，也可能接触不到相关浓度。
器官数量、模块结构、细胞密度、循环流量和培养液体积因此需要一起确定。管路、储液池与传感器产生的额外体积，也会改变药物分配和模块之间的送达。
连接顺序与共同培养液影响药物过程
串联系统让培养液依次通过不同模块，适合描述肠吸收后进入肝脏的首过过程。并联系统可以给各模块设置不同流量，但需要处理回流和混合；单一流路的流量则会约束所有串联模块。
平台可以采用单向流动或循环回流。前者方便规定上游与下游暴露，后者保留代谢物和反馈，但累积、清除与循环体积的关系更复杂。
共用培养液需同时维持多种细胞功能。糖、激素、营养、蛋白和生长因子的组合会改变细胞状态与药物结合，因此兼容性本身也是系统设计条件。
缩放方法分别优先保留不同人体特征
直接解剖缩放按人体器官相对体积缩小模块，结构容易理解，但体积比例本身未确定细胞数量、培养液比例和流量。按停留时间缩放则关注培养液在模块中停留的时间，并结合细胞密度及代谢能力。
异速缩放（allometric scaling）利用体重与代谢率之间的经验关系，再推算模块大小和流量。综述指出，这些跨物种规律直接移入微型培养时可能失效；按细胞数、代谢或表面积缩放，也可能得到不同的几何要求。
功能缩放优先保留研究最关心的过程。例如药物代谢更依赖活性细胞量，肠道吸收更依赖有效表面积。一个器官同时承担多种功能时，单一体积或面积比例难以兼顾全部过程。
多功能优化把人体生理及药代动力学表现作为目标，在可制造的模块范围内调整体积、流量和其他参数。优化既要满足所需功能，也要符合模块制造和运行的实际约束。
药代模型检验平台的药物暴露是否合理
综述列举一项多功能优化工作，以 8 种药物拟合设计参数，再用 5 种药物测试。在其肠—肝及肠—肝—肾平台中，优化后的归一化浓度曲线下面积（area under the normalized concentration curve，AUNC）更接近相应人体值，直接比例或部分异速设计则产生明显偏低的暴露。
简单药代房室模型可以描述药物从一个模块进入另一个模块，以及在肝等组织被清除的过程。但文中不同药物的拟合表现不一致，对乙酰氨基酚较好，奥美拉唑和非那西丁仍有较大偏差。
生理药代动力学（physiologically based pharmacokinetic，PBPK）模型进一步加入组织分配、通透性和代谢等机制。细胞实验的总药物浓度、游离浓度及人体蛋白结合差异，也需要在参数转化中分别处理。
这些案例支持用模型检验设计，而药物间的不同误差提示，仅靠相同模块比例未必能兼顾所有分布和代谢过程。综述所列性能来自相应原研究，各模型的参数和适用范围也随研究而异。
药效与毒性模型解释组织之间的作用
药效模型把时间变化的药物浓度与细胞增殖、死亡或功能联系起来。文中的肿瘤—肝—骨髓示例使用氟尿嘧啶，分别考虑肿瘤增殖、肝代谢及骨髓反应。
另有木犀草素（luteolin）的肿瘤与肝共同培养案例：肝代谢使活性药物浓度下降，肿瘤抑制因此弱于单独培养的表现。数学描述把代谢与靶组织效应联系起来，解释同一处理在不同平台中的差异。
计算分析还可改变循环体积、屏障通透性或模块流量，观察哪个参数主导结果。这样的比较有助于确定后续实验需要实测的条件，并区分设计造成的暴露差异与组织本身的反应。
材料与培养环境需要纳入模型边界
作者把氧和营养运输、细胞与基质作用、机械力、细胞与液体比例、共同培养液及药物结合列为设计要素。材料对药物的吸附也可能减少实际可用浓度，聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）平台尤其需要关注这一过程。
平台设计中的模型需有相应数据约束：体外参数的估计、独立药物测试以及与人体过程的比较分别提供不同证据。综述的核心建议是将实验模块与计算方法同步设计，以具体药物过程评价缩放是否合适。
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