微流控技術(shù)能夠滿足藥物和化妝品開發(fā)對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代品日益增長(zhǎng)的需求。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，一支由新加坡科技研究局（A*STAR）下屬的制造技術(shù)研究院（Singapore Institute of Manufacturing Technology）的Zhiping Wang和醫(yī)療生物研究所（Institute of Medical Biology）的Paul Bigliardi帶領(lǐng)的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)制作出一款信用卡大小的可擴(kuò)展器件，能夠同時(shí)促進(jìn)皮膚細(xì)胞的培養(yǎng)和測(cè)試。

這類動(dòng)物測(cè)試的最先進(jìn)替代品依賴于皮膚的重建。然而，這些三維組織模型通常由容易收縮的膠原蛋白基質(zhì)上的靜態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)生成。論文主要作者之一Gopu Sriram解釋道，“做滲透測(cè)試期間，當(dāng)膠原蛋白收縮時(shí)，我們無法確定處于觀察階段的化合物會(huì)透過皮膚還是透過裝置和皮膚之間的間隙。”為了解決上述問題，研究人員發(fā)明了一種方法，利用纖維蛋白在基質(zhì)上培養(yǎng)皮膚細(xì)胞，以防止皮膚收縮。皮膚細(xì)胞可以直接在進(jìn)行測(cè)試的微流控裝置中生長(zhǎng)，無需進(jìn)一步操作或轉(zhuǎn)移。

在微流控裝置中培養(yǎng)的皮膚展現(xiàn)出了表皮成熟度的增強(qiáng)，即皮膚的頂部保護(hù)層。與標(biāo)準(zhǔn)皮膚等效物相比，表皮的厚度會(huì)增加將近兩倍。另一位主要作者Yuri Dancik表示，“與常規(guī)系統(tǒng)相比，增強(qiáng)的表皮與較低的化學(xué)滲透性相關(guān)。”Wang補(bǔ)充道，“與傳統(tǒng)皮膚重建相比，就皮膚的屏障功能而言，皮膚芯片平臺(tái)能夠提供更好的皮膚形態(tài)和性能。”皮膚芯片也能使用市售的皮膚等效物或天然皮膚促進(jìn)下游檢測(cè)。

根據(jù)另一位主要作者M(jìn)assimo Alberti的觀點(diǎn)，上述改進(jìn)均源于對(duì)微流控裝置的使用。在靜態(tài)條件下，營(yíng)養(yǎng)素和培養(yǎng)基被動(dòng)地通過皮膚擴(kuò)散。相比之下，在微流控芯片中，連續(xù)的流體流動(dòng)產(chǎn)生壓力，推動(dòng)培養(yǎng)基通過基質(zhì)，并且可以充當(dāng)“細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的應(yīng)激物，也可以激活一些機(jī)械觸發(fā)的信號(hào)通路，”他說。這種刺激作用也會(huì)促進(jìn)優(yōu)質(zhì)基底膜的形成，Sriram指出，一個(gè)“類似維可牢樣（Velcro-like）的蛋白質(zhì)層將表皮固定在稱為真皮的結(jié)締組織上。”

除了將他們的系統(tǒng)自動(dòng)化，研究人員也正在改進(jìn)模型以更好地模仿自然的人體皮膚。Alberti表示，“研究人員計(jì)劃通過添加免疫細(xì)胞，增加皮膚屏障功能來增加模型的復(fù)雜性。他們還通過模擬血流動(dòng)力學(xué)，實(shí)施額外的微環(huán)境控制來優(yōu)化微流控裝置以改進(jìn)系統(tǒng)狀態(tài)，使其更接近于人體皮膚。”