药物跨过血管后，还要穿过肿瘤间质
药物离开肿瘤血管后，需要继续穿过细胞周围的间质，才能到达作用部位。美国俄亥俄州立大学（The Ohio State University）团队在 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 发表观点文章，讨论如何用三维微流控模型研究这一运输过程。文章重点是基质如何阻碍运输，以及怎样将这些影响变成可测量的参数。
肿瘤间质包括细胞外基质（extracellular matrix，ECM）、间质液、基底膜成分和基质细胞。胶原、透明质酸等成分的含量与排列会影响分子通过；肿瘤血管渗漏及淋巴引流受阻，也会改变间质压力和液体流向。不同肿瘤之间、同一肿瘤内部都存在差异。
扩散和液体流动需要不同的测量参数
扩散主要由浓度差驱动。有效扩散系数 D 描述分子在间质中扩散的能力，既受分子大小、电荷和构型影响，也受基质组成、纤维方向及力学性质影响。因此，用一种示踪物测得的参数，需要连同分子与基质条件一起解释。
对流则由压力差驱动，液体穿过多孔基质的能力可用水力传导率 K′ 描述。相同压力差下，水力传导率不同，间质液的流速也不同。文章还区分 Darcy 渗透率 K，它与 K′ 的关系涉及液体黏度，比较研究结果时须保留各自定义。
肿瘤内部若普遍维持高压力，血管和淋巴之间的有效压力差可能减小，使对流受限。另一方面，从肿瘤向周围组织流出的液体也可能阻碍外部物质进入。作者因此主张同时考察浓度差、压力差和基质条件。
文章用佩克莱数（Péclet number，Pe）比较扩散与对流的相对贡献。它同时取决于运输距离、间质液流速和有效扩散系数；肿瘤局部的流速与组织结构不一样，两种运输方式的占比也会改变。仅有一个扩散系数，无法完整描述所有部位的药物分布。
微流控把浓度差与压力差分开控制
传统组织测量能够提供扩散和流动信息，但很难在活体肿瘤中独立改变每个条件。微流控装置可以把三维基质置于专门区室，并在相邻通道设置不同浓度或压力，从而分别研究扩散与对流的贡献。
测扩散时，研究者可在已知浓度差下追踪荧光分子进入基质的空间分布，再据时间变化估算 D。测水力传导时，则在已知压力差下追踪液体或示踪物的运动。两种测量虽可使用相似装置，但输入条件和求解的参数不同。
装置还允许改变胶原或其他基质成分，并指定癌细胞、成纤维细胞的分布。透明材料与显微成像结合后，可以在测运输的同时检查基质结构。作者强调，重构基质仍应核对刚度和蛋白含量，确认它与所讨论的肿瘤组织具有对应关系。
文章也比较了其他测量手段。组织切片和凝胶可用于体外扩散分析；活体显微成像结合荧光漂白后恢复，可根据示踪物重新分布估计扩散与流动。后者需要专门设备，且多用于薄组织或厚组织表层。相较之下，微流控模型便于主动改变条件，但重构基质仍需与真实组织核对。
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基质干预可能改变药物运输，作用方向需实测
文章回顾的研究显示，加入肿瘤细胞或成纤维细胞后，基质重塑会改变扩散及水力传导。例如，在一个肿瘤微环境芯片中加入 MCF7 乳腺癌细胞后，测得的有效扩散系数约降至原来的 1/3；另一项 MCF7 与乳腺成纤维细胞共培养研究也观察到扩散减慢。这些比较说明，细胞对基质的改变会进一步影响分子运输。
作者还讨论了干预基质细胞的两类结果。一项研究中，间质细胞的血小板源性生长因子受体 α（platelet-derived growth factor receptor α，PDGFRα）过度活化后，Darcy 渗透率 K 降低；用 crenolanib 抑制该受体，或用透明质酸酶处理基质，均可使 K 恢复至对照水平。另一项胰腺成纤维细胞研究中，vismodegib 处理伴随 PTEN 蛋白不稳定、透明质酸合成相关基因表达升高和 K 下降；透明质酸酶同样可使 K 恢复。
这些案例来自观点文章所回顾的不同研究，干预目标和作用方向并不相同。降低某个信号通路的活性，并不必然让药物更容易通过基质；具体改变了哪种基质成分、扩散或液体流动如何变化，仍要用相应测量回答。
患者来源模型是作者提出的后续方向
现有应用较多集中于胶原和透明质酸丰富的乳腺、胰腺等肿瘤。作者建议扩展到其他基质组成与肿瘤类型，例如脑肿瘤；除这两类主要成分外，其他基质分子也可能直接阻碍运输，或促使细胞继续沉积胶原和透明质酸。
结合患者来源细胞或基质，是文章提出的另一方向。研究者可先比较不同来源材料的 D 和 K′，再探索这些运输差异与药物反应之间的关系。作者将其视为有待发展的个体化研究用途，尚未建立相应的临床检测。