多器官芯片先要确定药代用途
美国康奈尔大学（Cornell University）的 Hasan Erbil Abaci 与 Michael L. Shuler 在 Integrative Biology 的这篇综述中，讨论如何把多器官微生理系统（microphysiological systems，MPS）用于药物研发。作者提出的核心问题是：芯片要帮助估计人体药代参数，还是要直接复现人体内药物浓度随时间变化的过程？两种用途需要不同的设计标准。
基于生理的药代动力学（physiologically based pharmacokinetic，PBPK）模型把器官体积、血流、组织分配及清除等信息联系起来。芯片可以提供其中部分参数，也可能与计算模型共同研究药效。综述据此区分微器官芯片（μOrgans-on-a-chip，μOOC）和微人体芯片（μHuman-on-a-chip，μHOC），分别服务于参数估计和特定药物的人体浓度模拟。
微器官芯片首先关注器官间的稳态关系
μOOC 的目标是让多个组织之间的营养物、细胞因子及其他可溶性信号处于生理相关水平。作者把各组织中未结合分子的稳态浓度作为设计标准，既考虑物质被组织消耗，也考虑某些组织向循环中释放物质。这里的重点是组织能否通过共享循环形成合理的相互作用。
这种平台可以为 PBPK 模型提供输入，并帮助检验吸收、分配、代谢和排泄方面的假设。μOOC 以营养或信号分子的稳态浓度作为设计标准，特定药物在人体中的浓度变化则是 μHOC 需要进一步满足的要求。以 1 种营养物确定的设计，也未必能同时保证其他关键分子的水平合适。
微人体芯片还要匹配药物浓度随时间的变化
μHOC 增加了时间变化方面的要求：循环替代液中的药物浓度，以及各组织中未结合药物的浓度，都应与人体的相应变化一致。因此，这类设计不仅涉及器官之间能否相互支持，还涉及药物何时到达组织、达到何种水平以及如何下降。
作者设想先利用单器官与多器官资料改进 PBPK 参数，再以早期临床药代数据校正，之后建立针对目标药物的 μHOC，并核对其浓度随时间的变化。药物进入临床研究后获得的数据，在这一设计中还可用于校正和检验芯片。
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器官缩小比例不足以决定药物暴露
综述用质量守恒把流入、流出以及细胞消耗或生成物质的作用联系起来。确定平台设计时，需要同时考虑器官体积、细胞数量、单位细胞的反应能力、循环流量、物质在组织和液体之间的分配，以及未结合比例。相同的体积缩放，可以对应不同的实际暴露。
推导也带有前提，包括把组织视为充分混合的区室，以及假定血液与组织之间的转运主要受灌流限制。真实培养中的静止液层、基质和屏障膜会增加传质阻力，使细胞周围的浓度偏离循环液中的浓度；只测培养液，未必足以说明细胞实际接触了多少物质。
多余培养液对稳态和浓度变化的影响不同
芯片连接管路、储液及操作所需的液体，会使总循环液量大于按生理比例设想的体积。对于 μOOC，额外液体可能延缓达到稳态的时间，但达到稳态后仍可能满足相应浓度标准。对于 μHOC，这种延迟本身就会改变药物浓度随时间变化的过程，因而可能违背其设计目标。
这也解释了为什么“组织维持良好”和“人体药代相似”需要分开评价。前者可以说明培养与器官间支持的可行性；后者还需要比较药物浓度、时间和组织分配。综述用方程说明这些约束之间的联系，具体设计仍需与目标化合物和培养条件相符。
培养条件和材料也会改变有效暴露
药物在组织与循环液之间如何分配，受到水分、细胞、脂质及基质组成影响；未结合比例也随这些条件改变。培养液通常没有红细胞，蛋白含量也不同于人血，因此，血液与培养液中的分配参数需要分别确定。某些代谢或释放速率可以先作外推估计，但仍应在相应培养条件下核实。
聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）对分子的非特异性吸附是另一个问题。作者明确说明，本文的参数方程没有纳入芯片壁面吸附；如果吸附尚未受到控制，它就会额外改变循环液和组织中的浓度，需要单独考虑。
此外，不同药物的体外代谢速率与体内速率可能以不同幅度偏离。为某一种药物补偿了偏差的芯片，未必适用于另一种药物。由此，面向单一药物的芯片设计较容易满足要求，能够适配多种药物的通用 μHOC 仍是难题。
如何判断药代过程的相似程度，仍需研究
作者在结尾提出一个尚未解决的问题：芯片的药代过程需要与人体多相似，才能可靠估计 PBPK 参数并提供人体相关的药效信息？这篇综述给出了 2 类芯片的设计标准，具体药物的预测表现还需要通过浓度测量、对照和外部数据评价。