Organ-on-a-chip
ઓર્ગેન-ઓન-એ-ચિપ (ઓઓસી) એ મલ્ટી-ચેનલ 3-ડી માઇક્રોફ્લુઇડિક સેલ કલ્ચર, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (ચિપ) છે જે સમગ્ર અંગ અથવા અંગ પ્રણાલીની પ્રવૃત્તિઓ, મિકેનિક્સ અને શારીરિક પ્રતિક્રિયાનું અનુકરણ કરે છે. તે નોંધપાત્ર બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગ સંશોધનનો વિષય છે, વધુ ચોક્કસપણે બાયો-એમઇએમએસમાં. લેબ્સ-ઓન-ચિપ્સ (એલ. ઓ. સી.) અને કોષ જીવવિજ્ઞાનના સમન્વયથી અંગ-વિશિષ્ટ સંદર્ભમાં માનવ શરીરવિજ્ઞાનના અભ્યાસને મંજૂરી મળી છે. પ્રમાણભૂત કોષ સંવર્ધન કરતાં જટિલ પેશીઓના વધુ વ્યવહારદક્ષ ઈન વિટ્રો અંદાજ તરીકે કામ કરીને, તેઓ દવા વિકાસ અને ઝેર પરીક્ષણ માટે પ્રાણીઓના નમૂનાઓના વિકલ્પ તરીકે ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. જો કે બહુવિધ પ્રકાશનો આ ઇન્ટરફેસ પર અંગ કાર્યોનું ભાષાંતર કરવાનો દાવો કરે છે, તેમ છતાં આ માઇક્રોફ્લુઇડિક કાર્યક્રમોનો વિકાસ હજુ પણ તેની બાલ્યાવસ્થામાં છે. ઓર્ગેન્સ-ઓન-ચીપ્સ વિવિધ સંશોધકો વચ્ચે ડિઝાઇન અને અભિગમમાં બદલાય છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો દ્વારા જે અંગોનું અનુકરણ કરવામાં આવ્યું છે તેમાં મગજ, ફેફસાં, હૃદય, કિડની, યકૃત, પ્રોસ્ટેટ, વાહિની (ધમની), ત્વચા, અસ્થિ, કોમલાસ્થિ અને વધુનો સમાવેશ થાય છે. પ્રારંભિક ઓર્ગેન-ઓન-એ-ચિપ અભિગમની એક મર્યાદા એ છે કે એક અલગ અંગનું અનુકરણ શરીરની શારીરિક પ્રક્રિયાઓના જટિલ નેટવર્કમાં થતી નોંધપાત્ર જૈવિક ઘટનાઓને ચૂકી શકે છે, અને આ અતિશય સરળીકરણ તારણોને મર્યાદિત કરે છે જે દોરવામાં આવી શકે છે. અનુગામી માઇક્રોફિઝિયોમેટ્રીના ઘણા પાસાઓ માઇક્રોફેબ્રિકેશન, માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ દ્વારા સચોટ સિમ્યુલેટેડ પરિસ્થિતિઓમાં વધુ વ્યવહારદક્ષ શારીરિક પ્રતિક્રિયાઓનું મોડેલિંગ કરીને આ અવરોધોને દૂર કરવાનું લક્ષ્ય રાખે છે. અંગ ચિપ્સના વિકાસથી માનવ વાયરલ ચેપના જટિલ પેથોફિઝિયોલોજીનો અભ્યાસ શક્ય બન્યો છે. એક ઉદાહરણ લીવર ચિપ પ્લેટફોર્મ છે જેણે વાયરલ હીપેટાઇટિસના અભ્યાસને સક્ષમ કર્યો છે. લેબ-ઓન-ચિપ એ એક એવું ઉપકરણ છે જે એક ચિપ પર એક અથવા અનેક પ્રયોગશાળા કાર્યોને એકીકૃત કરે છે જે હોલો માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલોમાં કણોને સંભાળવાનું કામ કરે છે. તે એક દાયકાથી વધુ સમયથી વિકસાવવામાં આવ્યું છે. આટલા નાના પાયે કણોના સંચાલનના ફાયદાઓમાં પ્રવાહીના જથ્થાનો વપરાશ ઘટાડવો (ઓછા રીએજન્ટ્સ ખર્ચ, ઓછો કચરો), ઉપકરણોની પોર્ટેબિલિટીમાં વધારો, પ્રક્રિયા નિયંત્રણમાં વધારો (ઝડપી થર્મો-કેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓને કારણે) અને ફેબ્રિકેશન ખર્ચમાં ઘટાડો સામેલ છે. વધુમાં, માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્રવાહ સંપૂર્ણપણે લેમિનાર છે (એટલે કે, કોઈ અશાંતિ નથી). પરિણામે, એક ખોખલી નહેરમાં પડોશી પ્રવાહો વચ્ચે લગભગ કોઈ મિશ્રણ થતું નથી. સેલ્યુલર બાયોલોજી કન્વર્જન્સમાં, પ્રવાહીમાં આ દુર્લભ ગુણધર્મનો ઉપયોગ જટિલ કોષ વર્તણૂકોનો વધુ સારી રીતે અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે કેમોટેક્ટિક ઉત્તેજના, સ્ટેમ સેલ વિભેદન, ચેતાક્ષ માર્ગદર્શન, બાયોકેમિકલ સિગ્નલિંગના ઉપકોષીય પ્રસાર અને ગર્ભ વિકાસના જવાબમાં કોષની ગતિશીલતા. 3D કોષ-સંવર્ધન મોડેલોમાંથી OOCs 3D કોષ-સંવર્ધન મોડેલોમાં સંક્રમણ કોષના તફાવત અને પેશી સંગઠનના ઉચ્ચ સ્તરને પ્રોત્સાહન આપીને 2D સંવર્ધન પ્રણાલીઓને વટાવી જાય છે. 3ડી સંવર્ધન પ્રણાલીઓ વધુ સફળ છે કારણ કે ઇસીએમ જેલની લવચીકતા આકારના ફેરફારો અને કોષ-કોષ જોડાણોને સમાવી લે છે-જે અગાઉ કઠોર 2ડી સંવર્ધન સબસ્ટ્રેટ્સ દ્વારા પ્રતિબંધિત હતા. તેમ છતાં, શ્રેષ્ઠ 3D સંવર્ધન મોડેલો પણ ઘણા પાસાઓમાં અંગના સેલ્યુલર ગુણધર્મોની નકલ કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે, જેમાં પેશી-થી-પેશી ઇન્ટરફેસો (દા. ત., એપિથેલિયમ અને વેસ્ક્યુલર એન્ડોથેલિયમ), રસાયણોના સ્પેટિઓટેમ્પોરલ ગ્રેડિયન્ટ્સ અને યાંત્રિક રીતે સક્રિય માઇક્રોએનવાયરમેન્ટ્સ (દા. ત.) નો સમાવેશ થાય છે. ધમનીઓના વેસોકોન્સ્ટ્રિક્શન અને તાપમાનના તફાવતો માટે વેસોડિલેટર પ્રતિક્રિયાઓ). અંગો-ઓન-ચીપ્સમાં માઇક્રોફ્લુઇડિક્સનો ઉપયોગ વ્યવહારુ 3D પેશી રચનાઓમાં પોષક તત્ત્વો અને અન્ય દ્રાવ્ય સંકેતોના કાર્યક્ષમ પરિવહન અને વિતરણને સક્ષમ બનાવે છે. ઓર્ગેન્સ-ઓન-ચિપ્સને 3ડી સેલ-કલ્ચર મોડેલ્સના આગામી તરંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે જે સમગ્ર જીવંત અવયવોની જૈવિક પ્રવૃત્તિઓ, ગતિશીલ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને બાયોકેમિકલ કાર્યક્ષમતાની નકલ કરે છે. ઓર્ગેન્સ બ્રેઇન-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણો ન્યુરોસાયન્સ અને માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ વચ્ચે ઇન્ટરફેસ બનાવે છેઃ 1) કલ્ચર વાયેબિલિટીમાં સુધારો; 2) હાઇ-થ્રુપુટ સ્ક્રિનિંગને ટેકો આપવો; 3) અંગ-સ્તરના ફિઝિયોલોજી અને રોગનું મોડેલિંગ ઇન વિટ્રો/એક્સ વિવો, અને 4) માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણોની ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને સુસંગતતા ઉમેરવી. મગજ-પર-એક-ચિપ ઉપકરણો કોષ સંવર્ધન પદ્ધતિની દ્રષ્ટિએ જટિલતાના બહુવિધ સ્તરોમાં ફેલાયેલા છે. ઓર્ગેનોટાઇપિક મગજના ટુકડાઓના સ્વરૂપમાં પરંપરાગત 2ડી સેલ કલ્ચરથી લઈને 3ડી પેશીઓ સુધીના પ્લેટફોર્મનો ઉપયોગ કરીને ઉપકરણો બનાવવામાં આવ્યા છે. ઓર્ગેનોટાઇપિક મગજની સ્લાઇસેસ એ ઈન વિટ્રો મોડેલ છે જે વધારાના થ્રુપુટ અને ઓપ્ટિકલ લાભો સાથે વિવો ફિઝિયોલોજીમાં પ્રતિકૃતિ બનાવે છે, આમ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો સાથે સારી રીતે જોડી બનાવે છે. મગજના ટુકડાઓને પ્રાથમિક કોષ સંવર્ધન કરતાં ફાયદા છે જેમાં પેશીઓની રચના સચવાયેલી છે અને બહુકોશિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ હજુ પણ થઈ શકે છે. તેમના ઉપયોગમાં લવચીકતા છે, કારણ કે સ્લાઇસેસનો તીવ્ર ઉપયોગ કરી શકાય છે (સ્લાઇસ લણણી પછી 6 કલાકથી ઓછો સમય) અથવા પછીના પ્રાયોગિક ઉપયોગ માટે સંવર્ધન કરી શકાય છે. કારણ કે ઓર્ગેનોટાઇપિક મગજના ટુકડાઓ અઠવાડિયાઓ સુધી સદ્ધરતા જાળવી શકે છે, તેઓ લાંબા ગાળાની અસરોનો અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. સ્લાઇસ-આધારિત પ્રણાલીઓ બાહ્યકોષીય વાતાવરણના ચોક્કસ નિયંત્રણ સાથે પ્રાયોગિક પહોંચ પણ પ્રદાન કરે છે, જે તેને ન્યુરોપેથોલોજીકલ પરિણામો સાથે રોગને સંબંધિત કરવા માટે યોગ્ય મંચ બનાવે છે. કારણ કે એક જ મગજમાંથી આશરે 10 થી 20 ટુકડાઓ કાઢી શકાય છે, તેથી ઇન વિવો અભ્યાસોની સરખામણીમાં પ્રાણીઓનો ઉપયોગ નોંધપાત્ર રીતે ઓછો થાય છે. ઓર્ગેનોટાઇપિક મગજની સ્લાઇસને બહુવિધ પ્રાણી પ્રજાતિઓમાંથી કાઢી શકાય છે અને તેનું સંવર્ધન કરી શકાય છે (દા. ત. ઉંદરો), પણ મનુષ્યોમાંથી પણ. સંવર્ધનની સદ્ધરતા સુધારવા માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણોને ઓર્ગેનોટાઇપિક સ્લાઇસેસ સાથે જોડવામાં આવ્યા છે. ઓર્ગેનોટાઇપિક મગજના ટુકડાઓ (જાડાઈમાં આશરે 300 માઇક્રોન) ને સંવર્ધન કરવાની પ્રમાણભૂત પ્રક્રિયા હવા-માધ્યમ ઇન્ટરફેસ બનાવવા માટે અર્ધ-છિદ્રાળુ પટલનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ આ તકનીક પોષક તત્ત્વો અને ઓગળેલા વાયુઓના પ્રસારની મર્યાદાઓમાં પરિણમે છે. કારણ કે માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્રણાલીઓ આ જરૂરી પોષક તત્ત્વો અને વાયુઓના લેમિનાર પ્રવાહને રજૂ કરે છે, પરિવહનમાં સુધારો થાય છે અને ઉચ્ચ પેશીઓની સદ્ધરતા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. પ્રમાણભૂત સ્લાઇસને વ્યવહારુ રાખવા ઉપરાંત, જાડાઈને કારણે નોંધપાત્ર પરિવહન અવરોધ હોવા છતાં, મગજ-પર-એક-ચિપ પ્લેટફોર્મ્સે મગજના જાડા સ્લાઇસેસ (આશરે 700 માઇક્રોન) ના સફળ સંવર્ધનને મંજૂરી આપી છે. જેમ જેમ જાડા ટુકડાઓ વધુ મૂળ પેશી સ્થાપત્યને જાળવી રાખે છે, તેમ તેમ આ મગજ-પર-એક-ચિપ ઉપકરણોને કોષની સદ્ધરતાનો ત્યાગ કર્યા વિના વધુ "ઇન વિવો-જેવી" લાક્ષણિકતાઓ પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો 2D અને સ્લાઇસ કલ્ચર બંનેમાં ઉચ્ચ-થ્રુપુટ સ્ક્રિનિંગ અને ઝેરી મૂલ્યાંકનને ટેકો આપે છે, જે મગજ માટે લક્ષિત નવીન ઉપચારશાસ્ત્રના વિકાસ તરફ દોરી જાય છે. એક ઉપકરણ ગ્લાયોબ્લાસ્ટોમા મલ્ટીફોર્મ (માનવ મગજના કેન્સરનું સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ) માં સંયુક્ત રીતે પિટાવાસ્ટેટિન અને આઈરિનોટેકન દવાઓની તપાસ કરવામાં સક્ષમ હતું. સ્ક્રીનીંગના આ અભિગમોને બ્લડ-બ્રેઇન બેરિયર (બી. બી. બી.) ના મોડેલિંગ સાથે જોડવામાં આવ્યા છે, જે મગજની સારવાર કરતી વખતે દવાઓ માટે એક નોંધપાત્ર અવરોધ છે, જે આ અવરોધમાં દવાની અસરકારકતાનો ઈન વિટ્રો અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્રોબ્સનો ઉપયોગ ઉચ્ચ પ્રાદેશિક ચોકસાઇ સાથે રંગો પહોંચાડવા માટે કરવામાં આવે છે, જે દવાના ઉપયોગોમાં સ્થાનિક માઇક્રોપરફ્યુઝન માટે માર્ગ બનાવે છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક બીબીબી ઇન વિટ્રો મોડેલો એમ્બેડેડ કોષો માટે 3ડી વાતાવરણની પ્રતિકૃતિ બનાવે છે (જે સેલ્યુલર અને બાહ્ય સેલ્યુલર વાતાવરણનું ચોક્કસ નિયંત્રણ પ્રદાન કરે છે), શીયર સ્ટ્રેસની પ્રતિકૃતિ બનાવે છે, 2ડી મોડેલોની તુલનામાં વધુ શારીરિક રીતે સંબંધિત આકારવિજ્ઞાન ધરાવે છે, અને ઉપકરણમાં વિવિધ કોષ પ્રકારોનો સરળ સમાવેશ પ્રદાન કરે છે. કારણ કે માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણોને ઓપ્ટિકલ સુલભતા સાથે ડિઝાઇન કરી શકાય છે, આ ચોક્કસ પ્રદેશો અથવા વ્યક્તિગત કોષોમાં મોર્ફોલોજી અને પ્રક્રિયાઓના વિઝ્યુલાઇઝેશન માટે પણ પરવાનગી આપે છે. બ્રેઇન-ઓન-એ-ચિપ પ્રણાલીઓ પરંપરાગત 2ડી અને 3ડી સેલ કલ્ચર તકનીકોની સરખામણીમાં અલ્ઝાઇમર રોગ, પાર્કિન્સન રોગ અને મલ્ટિપલ સ્ક્લેરોસિસ જેવા ન્યુરોલોજીકલ રોગોમાં અંગ-સ્તરના શરીરવિજ્ઞાનનું વધુ સચોટ રીતે મોડેલ બનાવી શકે છે. આ રોગોને એવી રીતે વિકસાવવાની ક્ષમતા કે જે ઇન વિવો પરિસ્થિતિઓનું સૂચક હોય, તે ઉપચાર પદ્ધતિઓ અને સારવારોના અનુવાદ માટે જરૂરી છે. વધુમાં, મગજ-પર-એક-ચિપ ઉપકરણોનો ઉપયોગ તબીબી નિદાન માટે કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે મગજની પેશીઓના ટુકડાઓમાં કેન્સર માટે બાયોમાર્કર શોધમાં. બ્રેઇન-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણો નાની ચેનલોમાંથી પ્રવાહને કારણે કોષો અથવા પેશીઓ પર દબાણ ઘટાડી શકે છે, જે સેલ્યુલર નુકસાનમાં પરિણમી શકે છે. આ નાની ચેનલો હવાના પરપોટાના ફસાવાની સંવેદનશીલતા પણ રજૂ કરે છે જે પ્રવાહને વિક્ષેપિત કરી શકે છે અને સંભવિત રીતે કોષોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. મગજ-પર-એક-ચિપ ઉપકરણોમાં પી. ડી. એમ. એસ. (પોલિડીમિથાઇલસિલોક્સેન) નો વ્યાપક ઉપયોગ કેટલીક ખામીઓ ધરાવે છે. જો કે પી. ડી. એમ. એસ. સસ્તું, નરમ અને પારદર્શક છે, પ્રોટીન અને નાના અણુઓ તેના દ્વારા શોષી શકાય છે અને પછી અનિયંત્રિત દરે ઝણઝણા કરી શકાય છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક બી. બી. બી. ઉપકરણોમાં પ્રગતિ હોવા છતાં, આ ઉપકરણો ઘણીવાર તકનીકી રીતે ખૂબ જ જટિલ હોય છે, જેમાં અત્યંત વિશિષ્ટ સુયોજન અને સાધનોની જરૂર પડે છે, અને સેલ્યુલર અવરોધોમાંથી સ્થળાંતર કરતા પદાર્થોના પરિવહન ગતિશાસ્ત્રમાં અસ્થાયી અને અવકાશી તફાવતોને શોધવામાં અસમર્થ હોય છે. ઉપરાંત, આ મોડેલોમાં પારગમ્યતાનું સીધું માપન મર્યાદિત પરફ્યુઝન અને નવા રચાયેલા માઇક્રોવેસ્ક્યુલર નેટવર્કની જટિલ, નબળી વ્યાખ્યાયિત ભૂમિતિને કારણે મર્યાદિત છે. આંતરડા માનવ આંતરડા-પર-એક-ચિપમાં બે માઇક્રોચેનલ હોય છે જે આંતરડાના ઉપકલા કોષો દ્વારા આવરી લેવામાં આવેલા લવચીક છિદ્રાળુ બાહ્યકોષીય મેટ્રિક્સ (ઇસીએમ)-કોટેડ પટલ દ્વારા અલગ પડે છેઃ કેકો-2, જેનો આંતરડાના અવરોધ તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કેકો-2 કોષો તેના પેરેંટલ કોષ, માનવ આંતરડાના એડેનોકાર્સિનોમાના સ્વયંસ્ફુરિત તફાવત હેઠળ સંવર્ધિત થાય છે, જે આંતરડાના રક્ષણાત્મક અને શોષક ગુણધર્મોના નમૂનાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. માઇક્રો ચેનલો પોલીડીમિથાઇલસિલોક્સેન (પી. ડી. એમ. એસ.) પોલિમરમાંથી બનાવવામાં આવે છે. આંતરડાના સૂક્ષ્મ પર્યાવરણની નકલ કરવા માટે, પેરિસ્ટાલિસિસ જેવા પ્રવાહી પ્રવાહની રચના કરવામાં આવી છે. મુખ્ય સેલ ચેનલ બાયલેયરની બંને બાજુએ વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં સક્શનને પ્રેરિત કરીને, આંતરડાના વર્તનની નકલ કરવા માટે ખેંચાણ અને આરામની ચક્રીય યાંત્રિક તાણ વિકસાવવામાં આવે છે. વધુમાં, કોષો સ્વયંસ્ફુરિત વિલસ મોર્ફોજેનેસિસ અને તફાવતમાંથી પસાર થાય છે, જે આંતરડાના કોષોની લાક્ષણિકતાઓને સામાન્ય બનાવે છે. ત્રિ-પરિમાણીય વિલી સ્કેફોલ્ડ હેઠળ, કોષો માત્ર ફેલાતા નથી, પરંતુ ચયાપચયની પ્રવૃત્તિઓમાં પણ વધારો થાય છે. આંતરડામાં અન્ય મહત્વપૂર્ણ ખેલાડી સૂક્ષ્મજીવાણુઓ છે, એટલે કે આંતરડાના માઇક્રોબાયોટા. આંતરડાના માઇક્રોબાયોટામાં ઘણી માઇક્રોબાયલ પ્રજાતિઓ કડક એનારોબ્સ છે. આ ઓક્સિજન અસહિષ્ણુ એનારોબ્સને ઓક્સિજન અનુકૂળ આંતરડાના કોષો સાથે સહ-સંવર્ધન કરવા માટે, પોલિસલ્ફોન ફેબ્રિકેટેડ ગટ-ઓન-એ-ચિપની રચના કરવામાં આવી છે. આ પ્રણાલીએ કોલોન એપિથેલિયલ કોષો, ગોબ્લેટ જેવા કોષો અને બેક્ટેરિયા ફેકાલીબેક્ટેરિયમ પ્રાસ્નિટ્ઝી, યુબેક્ટેરિયમ રેક્ટેલ અને બેક્ટેરોઇડ્સ થીટાઇઓટોમાઇક્રોનનું સહ-સંવર્ધન જાળવી રાખ્યું હતું. મૌખિક વહીવટ એ દવાના વહીવટ માટેની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિઓમાંની એક છે. તે દર્દીઓને, ખાસ કરીને બહારના દર્દીઓને, તીવ્ર દવાની પ્રતિક્રિયાઓ અનુભવવાની ઓછામાં ઓછી સંભાવના સાથે અને મોટાભાગના કિસ્સાઓમાંઃ પીડા મુક્ત દવાઓની સ્વ-સેવા કરવાની મંજૂરી આપે છે. જો કે, શરીરમાં દવાની ક્રિયા મોટા ભાગે પ્રથમ પાસ અસરથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે. આંતરડા, જે માનવ પાચનતંત્રમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે, તે દવાની રાસાયણિક અને જૈવિક ગુણધર્મોને પસંદગીયુક્ત રીતે શોષીને તેની અસરકારકતા નક્કી કરે છે. નવી દવાઓ વિકસાવવી ખર્ચાળ અને સમય માંગી લેતી હોવા છતાં, ગટ-ઓન-એ-ચિપ ટેકનોલોજી ઉચ્ચ સ્તરના થ્રુપુટને પ્રાપ્ત કરે છે તે હકીકતથી સંશોધન અને વિકાસ ખર્ચ અને નવી દવાઓ માટેના સમયમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે. બળતરા આંતરડા રોગ (IBD) નું કારણ પ્રપંચી હોવા છતાં, તેના પેથોફિઝિયોલોજીમાં આંતરડાના માઇક્રોબાયોટાનો સમાવેશ થાય છે. આઇ. બી. ડી. ને પ્રેરિત કરવાની વર્તમાન પદ્ધતિઓ કેકો-2 ને સક્રિય કરવા માટે બળતરા સંકેતોનો ઉપયોગ કરી રહી છે. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે આંતરડાના ઉપકલામાં અવરોધ કાર્યમાં ઘટાડો થયો હતો અને સાયટોકીનની સાંદ્રતામાં વધારો થયો હતો. ગટ-ઓન-એ-ચિપ દવાઓના પરિવહન, શોષણ અને ઝેરીકરણ તેમજ એકંદર સૂક્ષ્મ પર્યાવરણમાં પેથોજેનેસિસ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના અભ્યાસમાં સંભવિત વિકાસ પર મૂલ્યાંકન માટે મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, ગટ-ઓન-એ-ચિપ બેક્ટેરિયાની પ્રજાતિઓની બળતરા વિરોધી અસરોનું પરીક્ષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ચિપનો ઉપયોગ વિટ્રોમાં આંતરડામાં માનવ કિરણોત્સર્ગ-પ્રેરિત ઇજાને મોડેલ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો કારણ કે તે સેલ્યુલર અને પેશીઓ બંને સ્તરે ઇજાઓનું પુનરાવર્તન કરે છે. ઇજાઓમાં સમાવેશ થાય છે પરંતુ તે મર્યાદિત નથીઃ લાળના ઉત્પાદનમાં વસવાટ, વિલસ બ્લન્ટિંગને પ્રોત્સાહન અને માઇક્રોવિલીની વિકૃતિ. ફેફસાના લંગ-ઓન-એ-ચિપ્સની રચના હાલના ઈન વિટ્રો એલ્વિઓલર-કેપિલરી ઇન્ટરફેસ મોડેલોની શારીરિક સુસંગતતામાં સુધારો કરવાના પ્રયાસરૂપે કરવામાં આવી રહી છે. આવા મલ્ટિફંક્શનલ માઇક્રો ડિવાઇસીસ માનવ એલ્વિઓલર-કેશિકા ઇન્ટરફેસ (એટલે કે જીવંત ફેફસાના મૂળભૂત કાર્યાત્મક એકમ) ના મુખ્ય માળખાકીય, કાર્યાત્મક અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને પુનઃઉત્પાદિત કરી શકે છે. હાર્વર્ડ ખાતે વાઇઝ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર બાયોલોજીકલ ઇન્સ્પાયર્ડ એન્જિનિયરિંગના ડોંગ્યુન હુએ પીડીએમએસના બનેલા પાતળા (10 માઇક્રોન) છિદ્રાળુ લવચીક પટલ દ્વારા અલગ કરાયેલ બે નજીકથી બંધાયેલ માઇક્રો ચેનલો ધરાવતી પ્રણાલીના તેમના બનાવટનું વર્ણન કર્યું છે. આ ઉપકરણમાં મોટાભાગે ત્રણ માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલો હોય છે, અને માત્ર મધ્યમાં જ છિદ્રાળુ પટલ હોય છે. કલ્ચરલ કોષો પટલની બંને બાજુએ ઉગાડવામાં આવતા હતાઃ એક બાજુ માનવ એલ્વિઓલર ઉપકલા કોષો અને બીજી બાજુ માનવ પલ્મોનરી માઇક્રોવેસ્ક્યુલર એન્ડોથેલિયલ કોષો. ચેનલોનું કમ્પાર્ટમેન્ટલાઇઝેશન માત્ર પ્રવાહી તરીકે હવાના પ્રવાહને સરળ બનાવે છે જે કોષો અને પોષક તત્ત્વોને ઉપકલાની એપિકલ સપાટી પર પહોંચાડે છે, પરંતુ મધ્ય અને બાજુની ચેનલો વચ્ચે દબાણના તફાવતોને અસ્તિત્વમાં રાખવા માટે પણ પરવાનગી આપે છે. માનવના શ્વસન ચક્રમાં સામાન્ય પ્રેરણા દરમિયાન, ઇન્ટ્રાપ્લ્યુરલ દબાણ ઘટે છે, જે એલ્વિઓલીના વિસ્તરણને ટ્રિગર કરે છે. જેમ જેમ હવા ફેફસાંમાં ખેંચાય છે, તેમ તેમ રુધિરકેશિકાઓમાં એલ્વિઓલર એપિથેલિયમ અને કપલ્ડ એન્ડોથેલિયમ ખેંચાય છે. વેક્યૂમ બાજુની ચેનલો સાથે જોડાયેલ હોવાથી, દબાણમાં ઘટાડો મધ્ય ચેનલને વિસ્તૃત કરવાનું કારણ બનશે, આમ છિદ્રાળુ પટલને ખેંચશે અને ત્યારબાદ, સમગ્ર એલ્વિઓલર-કેશિલરી ઇન્ટરફેસને ખેંચશે. પટલના ખેંચાણ પાછળની દબાણ-સંચાલિત ગતિશીલ ગતિ, જેને ચક્રીય યાંત્રિક તાણ તરીકે પણ વર્ણવવામાં આવે છે (જેનું મૂલ્ય આશરે 10 ટકા છે), આ ઉપકરણના સ્થિર સંસ્કરણ અને ટ્રાન્સવેલ સંવર્ધન પ્રણાલીની સરખામણીમાં છિદ્રાળુ પટલમાં નેનોપાર્ટિકલ ટ્રાન્સલોકેશનના દરમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. ઉપકરણની જૈવિક ચોકસાઈને સંપૂર્ણ રીતે માન્ય કરવા માટે, તેના સંપૂર્ણ અંગોના પ્રતિભાવોનું મૂલ્યાંકન કરવું આવશ્યક છે. આ કિસ્સામાં, સંશોધકોએ કોષોને ઇજાઓ પહોંચાડીઃ પલ્મોનરી ઇન્ફ્લેમેશનઃ પલ્મોનરી ઇન્ફ્લેમેટરી રિસ્પોન્સમાં બહુવિધ વ્યૂહરચનાનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ ઉપકલા કોષોના વધેલા ઉત્પાદન અને સાયટોકીન્સના પ્રારંભિક પ્રતિસાદ પ્રકાશનની સાથે, ઇન્ટરફેસમાં લ્યુકોસાઇટ સંલગ્નતા અણુઓની સંખ્યામાં વધારો થવો જોઈએ. હુહના પ્રયોગમાં, એક શક્તિશાળી પ્રોઇનફ્લેમેટરી મધ્યસ્થી ધરાવતું માધ્યમ રજૂ કરીને પલ્મોનરી બળતરાનું અનુકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. ઈજા થયાના માત્ર કલાકો પછી, ચક્રીય તાણને આધિન માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણમાંના કોષોએ અગાઉ ઉલ્લેખિત જૈવિક પ્રતિક્રિયા અનુસાર પ્રતિક્રિયા આપી. પલ્મોનરી ચેપઃ જીવંત ઇ-કોલી બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ એ દર્શાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો કે કેવી રીતે સિસ્ટમ બેક્ટેરિયલ પલ્મોનરી ચેપ માટે જન્મજાત સેલ્યુલર પ્રતિક્રિયાની નકલ પણ કરી શકે છે. બેક્ટેરિયાને એલ્વિઓલર એપિથેલિયમની એપિકલ સપાટી પર દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા. કલાકોની અંદર, ન્યુટ્રોફિલ્સ એલ્વિઓલર ડબ્બામાં મળી આવ્યા હતા, એટલે કે તેઓ વેસ્ક્યુલર માઇક્રોચેનલમાંથી સંક્રમિત થયા હતા જ્યાં છિદ્રાળુ પટલએ બેક્ટેરિયાને ફેગોસાઇટાઇઝ કર્યું હતું. વધુમાં, સંશોધકો માને છે કે આ ફેફસાં-પર-એક-ચિપ પ્રણાલીનું સંભવિત મૂલ્ય ટોક્સિકોલોજી કાર્યક્રમોમાં મદદ કરશે. નેનોપાર્ટિકલ્સના પલ્મોનરી રિસ્પોન્સની તપાસ કરીને, સંશોધકો ચોક્કસ વાતાવરણમાં આરોગ્ય જોખમો વિશે વધુ જાણવાની આશા રાખે છે, અને અગાઉ ઈન વિટ્રો મોડેલમાં વધુ સરળ બનાવેલા ફેરફારોને સુધારવાની આશા રાખે છે. કારણ કે માઇક્રોફ્લુઇડિક ફેફસાં-ઓન-એ-ચિપ જીવંત માનવ ફેફસાના યાંત્રિક ગુણધર્મોને વધુ ચોક્કસપણે પુનઃઉત્પાદિત કરી શકે છે, તેના શારીરિક પ્રતિભાવો ટ્રાન્સવેલ સંવર્ધન પ્રણાલી કરતાં ઝડપી અને વધુ સચોટ હશે. તેમ છતાં, પ્રકાશિત અભ્યાસો સ્વીકારે છે કે ફેફસાં-પર-એક-ચીપના પ્રતિભાવો હજુ સુધી મૂળ એલ્વિઓલર ઉપકલા કોષોના પ્રતિભાવોને સંપૂર્ણ રીતે પુનઃઉત્પાદિત કરતા નથી. સંકોચન અને ઇલેક્ટ્રોફિઝીયોલોજીકલ પ્રતિક્રિયાઓની નકલ કરતી વખતે મુશ્કેલીઓને કારણે વિવો કાર્ડિયાક પેશીઓના વાતાવરણમાં પ્રતિકૃતિ બનાવવાના હાર્ટ પાસ્ટના પ્રયાસો પડકારજનક સાબિત થયા છે. આવા લક્ષણો ઈન વિટ્રો પ્રયોગોની ચોકસાઈમાં ઘણો વધારો કરશે. માઇક્રોફ્લુઇડિક્સે કાર્ડિયોમાયોસાઇટ્સ પરના ઈન વિટ્રો પ્રયોગોમાં પહેલેથી જ યોગદાન આપ્યું છે, જે હૃદયના ધબકારાને નિયંત્રિત કરતી વિદ્યુત આવેગ પેદા કરે છે. દાખલા તરીકે, સંશોધકોએ પી. ડી. એમ. એસ. માઇક્રોચેમ્બર્સની એક શ્રેણી બનાવી છે, જે સેન્સર અને ઉત્તેજક ઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે સંરેખિત છે, જે કાર્ડિયોમાયોસાઇટ્સના ચયાપચયની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલી અને ઓપ્ટિકલી દેખરેખ રાખશે. અન્ય લેબ-ઓન-એ-ચિપ એ જ રીતે પી. ડી. એમ. એસ. માં માઇક્રોફ્લુઇડિક નેટવર્કને પ્લેનર માઇક્રોઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે જોડે છે, આ વખતે સિંગલ પુખ્ત મ્યુરિન કાર્ડિયોમાયોસાઇટ્સમાંથી બાહ્યકોષીય ક્ષમતાને માપવા માટે. હાર્ટ-ઓન-એ-ચિપની નોંધાયેલ ડિઝાઇન દાવો કરે છે કે તેણે "રચનાઓમાં માળખા-કાર્ય સંબંધોને માપવાનું એક કાર્યક્ષમ માધ્યમ બનાવ્યું છે જે લેમિનાર કાર્ડિયાક સ્નાયુના અધિક્રમિક પેશીઓની રચનાની નકલ કરે છે". આ ચિપ નક્કી કરે છે કે કાર્ડિયાક પેશીઓથી બનેલા સંકોચક ઉપકરણમાં માયોસાઇટ્સની ગોઠવણી અને જનીન અભિવ્યક્તિ રૂપરેખા (આકાર અને કોષ માળખાની વિકૃતિથી પ્રભાવિત) કાર્ડિયાક સંકોચનમાં ઉત્પન્ન થતા બળમાં ફાળો આપે છે. આ હાર્ટ-ઓન-એ-ચિપ એક બાયોહાઇબ્રિડ રચના છેઃ એન્જિનિયર્ડ એનિસોટ્રોપિક વેન્ટ્રિક્યુલર મ્યોકાર્ડિયમ એક ઇલાસ્ટોમેરિક પાતળી ફિલ્મ છે. આ ચોક્કસ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણની રચના અને બનાવટ પ્રક્રિયામાં પહેલા કાચની સપાટીની કિનારીઓને ટેપ (અથવા કોઈપણ રક્ષણાત્મક ફિલ્મ) સાથે આવરી લેવાનો સમાવેશ થાય છે જેમ કે સબસ્ટ્રેટના ઇચ્છિત આકારને સમોચ્ચ બનાવવો. પછી પી. એન. આઈ. પી. એ. નું સ્પિન કોટ સ્તર લાગુ કરવામાં આવે છે. તેના વિસર્જન પછી, રક્ષણાત્મક ફિલ્મને દૂર કરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે પી. એન. આઈ. પી. એ. ની સ્વ-સ્થાયી સંસ્થા બને છે. અંતિમ તબક્કામાં કવર સ્લિપ અને ક્યુરિંગ પર પી. ડી. એમ. એસ. ની રક્ષણાત્મક સપાટીનું સ્પિન કોટિંગ સામેલ છે. સ્નાયુબદ્ધ પાતળી ફિલ્મો (એમ. ટી. એફ.) કાર્ડિયાક સ્નાયુ મોનોલેયર્સને પી. ડી. એમ. એસ. ના પાતળા લવચીક સબસ્ટ્રેટ પર એન્જિનિયર્ડ કરવામાં સક્ષમ બનાવે છે. 2ડી કોષ સંવર્ધનને યોગ્ય રીતે બીજ આપવા માટે, પી. ડી. એમ. એસ. સપાટી પર ફાઇબ્રોનેક્ટિન "ઈંટની દિવાલ" પેટર્ન મૂકવા માટે માઇક્રોકોન્ટેક્ટ પ્રિન્ટિંગ તકનીકનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. એકવાર વેન્ટ્રિક્યુલર માયોસાઇટ્સને કાર્યાત્મક સબસ્ટ્રેટ પર વાવવામાં આવ્યા પછી, ફાઇબ્રોનેક્ટિન પેટર્ન તેમને એનિસોટ્રોપિક મોનોલેયર પેદા કરવા માટે લક્ષી બનાવે છે. પાતળા પટલને લંબચોરસ દાંત સાથે બે હરોળમાં કાપ્યા પછી, અને ત્યારબાદ આખા ઉપકરણને સ્નાનમાં મૂક્યા પછી, ઇલેક્ટ્રોડ્સ ક્ષેત્ર-ઉત્તેજના દ્વારા માયોસાઇટ્સના સંકોચનને ઉત્તેજીત કરે છે-આમ એમ. ટી. એફ. માં પટ્ટાઓ/દાંતને વળાંક આપે છે. સંશોધકોએ સંકોચન ચક્ર દરમિયાન પેશીઓના તાણ અને એમ. ટી. એફ. સ્ટ્રીપ્સના વળાંકની ત્રિજ્યા વચ્ચે સહસંબંધ વિકસાવ્યો છે, જે પ્રદર્શિત ચિપને "તણાવ, ઇલેક્ટ્રોફિઝિયોલોજી અને સેલ્યુલર આર્કિટેક્ચરના જથ્થા માટેના મંચ" તરીકે માન્ય કરે છે. જ્યારે સંશોધકોએ 2D કોષ સંવર્ધન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે, ત્યારે 3D કોષ રચનાઓ વિવો વાતાવરણમાં અને માનવ શરીરમાં વધુ સારી રીતે થતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ (દા. ત., કોષથી કોષ) ની નકલ કરે છે. તેથી, તેમને ટોક્સિકોલોજી અને દવાઓની પ્રતિક્રિયા જેવા અભ્યાસો માટે આશાસ્પદ નમૂના માનવામાં આવે છે. ચેન વગેરેના અભ્યાસના આધારે, વાલ્વ્યુલર એન્ડોથેલિયલ/ઇન્ટર્સ્ટિશલ કોષો (VECs/VICs) ની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ 3D PDMS-ગ્લાસ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જેમાં શીયર સ્ટ્રેસ હેઠળ VECs સાથે વહેતી ટોચની ચેનલ, એકસમાન છિદ્રો સાથેનું પટલ અને VIC-હાઇડ્રોજેલ ધરાવતી નીચેની ચેનલ હોય છે. શીયર સ્ટ્રેસ દ્વારા પ્રબલિત દમન સાથે, વિકારી વીઆઇસી માયોફિબ્રોબ્લાસ્ટના તફાવતને રોકવા માટે વીઇસીની ચકાસણી કરવામાં આવે છે. અન્ય પી. ડી. એમ. એસ. 3ડી માઇક્રોફ્લુઇડિક હાર્ટ-ઓન-એ-ચિપ ડિઝાઇન 10 ટકાથી 15 ટકા યુનિએક્સિયલ ચક્રીય યાંત્રિક તાણ પેદા કરવા માટે માપવામાં આવે છે. આ ઉપકરણમાં કેજિંગ માટે લટકતી થાંભલાઓ સાથે સેલ કલ્ચર અને કાર્ડિયાક સાયકલ પ્રેશર સિગ્નલની નકલ સાથે પી. ડી. એમ. એસ. ના બક્લિંગને ટાળવા માટે સ્કેફોલ્ડિંગ થાંભલાઓ સાથે એક્ચ્યુએશન કમ્પાર્ટમેન્ટનો સમાવેશ થાય છે. આ ડિઝાઇન દ્વારા ઉત્તેજિત નવજાત ઉંદર માઇક્રો-એન્જિનિયર્ડ કાર્ડિયાક પેશીઓ (એમયુઇસીટી) ઉત્તેજિત નિયંત્રણની સરખામણીમાં સુમેળમાં ધબકારા, પ્રસાર, પરિપક્વતા અને સદ્ધરતા દર્શાવે છે. માનવ પ્રેરિત પ્લુરિપોટન્ટ સ્ટેમ સેલ-વ્યુત્પન્ન કાર્ડિયોમાયોસાઇટ્સ (એચ. આઈ. પી. એસ. સી.-સી. એમ.) નો સંકોચન દર 100 ગણો ઓછો આઇસોપ્રિનાલિન, હૃદય અવરોધ સારવાર સાથે વેગ આપે છે, જ્યારે વિદ્યુત પેસિંગ સિગ્નલ (+ ઇ. એસ.) હોય ત્યારે ઇ. એસ. વગરની સરખામણીમાં. 3ડી માઇક્રોફ્લુઇડિક હાર્ટ-ઓન-એ-ચિપ્સે પણ હૃદય રોગોના સંશોધનને સરળ બનાવ્યું છે. દાખલા તરીકે, કાર્ડિયાક હાયપરટ્રોફી અને ફાઇબ્રોસિસનો અભ્યાસ યાંત્રિક રીતે ઉત્તેજિત એમ. યુ. ઇ. સી. ટી. ના સંબંધિત બાયોમાર્કર સ્તર દ્વારા કરવામાં આવે છે, જેમ કે પહેલાના માટે એટ્રિયલ નેટ્રિયુરેટિક પેપ્ટાઇડ (એ. એન. પી.) અને પછીના માટે પરિવર્તનશીલ વૃદ્ધિ પરિબળ-β (ટી. જી. એફ.-β). ઉપરાંત, ઇસ્કેમિયાનું જ્ઞાન ક્રિયા સંભવિત અવલોકનો દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. કિડની રેનલ કોશિકાઓ અને નેફ્રોન પહેલેથી જ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો દ્વારા અનુકરણ કરવામાં આવ્યા છે. "આવા કોષ સંવર્ધન કોષ અને અંગ કાર્યમાં નવી આંતરદૃષ્ટિ તરફ દોરી શકે છે અને ડ્રગ સ્ક્રિનિંગ માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે". કિડની-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણમાં ખોવાયેલા કિડની કાર્ય માટે કૃત્રિમ રિપ્લેસમેન્ટને સમાવતા સંશોધનને વેગ આપવાની ક્ષમતા છે. આજકાલ, ડાયાલિસિસ માટે દર્દીઓએ અઠવાડિયામાં ત્રણ વખત ક્લિનિકમાં જવું પડે છે. સારવારનું વધુ પરિવહનક્ષમ અને સુલભ સ્વરૂપ માત્ર દર્દીના એકંદર સ્વાસ્થ્યમાં વધારો કરશે નહીં (સારવારની આવર્તન વધારીને), પરંતુ સમગ્ર પ્રક્રિયા વધુ કાર્યક્ષમ અને સહનશીલ બનશે. કૃત્રિમ કિડની સંશોધન માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ, લઘુચિત્રકરણ અને નેનોટેકનોલોજી જેવી નવીન શાખાઓ દ્વારા ઉપકરણોમાં પરિવહનક્ષમતા, પહેરવાલાયકતા અને કદાચ પ્રત્યારોપણ ક્ષમતા લાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યું છે. નેફ્રોન એ કિડનીનું કાર્યાત્મક એકમ છે અને તે ગ્લોમેરુલસ અને ટ્યુબ્યુલર ઘટકથી બનેલું છે. એમ. આઈ. ટી. ના સંશોધકોએ એક જૈવ-કૃત્રિમ ઉપકરણ તૈયાર કર્યું હોવાનો દાવો કર્યો છે જે નેફ્રોનના ગ્લોમેરુલસ, નિકટવર્તી કોન્વોલ્યુટેડ ટ્યુબ્યુલ અને હેનલેના લૂપના કાર્યની પ્રતિકૃતિ બનાવે છે. ઉપકરણના દરેક ભાગની તેની અનન્ય રચના હોય છે, જેમાં સામાન્ય રીતે પટલ દ્વારા અલગ કરાયેલા બે માઇક્રોફેબ્રિકેટેડ સ્તરો હોય છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણનો એકમાત્ર પ્રવેશ રક્તના નમૂના દાખલ કરવા માટે રચાયેલ છે. નેફ્રોનના ગ્લોમેર્યુલસ વિભાગમાં, પટલ તેની કેશિકા કોશિકાઓની દિવાલ દ્વારા ચોક્કસ રક્ત કણોને મંજૂરી આપે છે, જે એન્ડોથેલિયમ, ભોંયરામાં પટલ અને ઉપકલા પોડોસાઇટ્સ દ્વારા રચાય છે. કેશિલરી લોહીમાંથી બોમનની જગ્યામાં ફિલ્ટર કરવામાં આવતા પ્રવાહીને ગાળણ અથવા પ્રાથમિક પેશાબ કહેવામાં આવે છે. ટ્યુબ્યુલ્સમાં, પેશાબની રચનાના ભાગ રૂપે કેટલાક પદાર્થો ગાળણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને કેટલાક પદાર્થો ગાળણમાંથી ફરીથી શોષાય છે અને લોહીમાં પાછા આવે છે. આ ટ્યુબ્યુલ્સનો પ્રથમ ભાગ નિકટવર્તી કોન્વોલ્યુટેડ ટ્યુબ્યુલ છે. આ તે છે જ્યાં પોષક રીતે મહત્વપૂર્ણ પદાર્થોનું લગભગ સંપૂર્ણ શોષણ થાય છે. ઉપકરણમાં, આ વિભાગ માત્ર એક સીધી ચેનલ છે, પરંતુ શુદ્ધિકરણમાં જતા લોહીના કણોએ અગાઉ ઉલ્લેખિત પટલ અને રેનલ પ્રોક્સિમલ ટ્યુબ્યુલ કોશિકાઓના સ્તરને પાર કરવું પડે છે. ટ્યુબ્યુલ્સનો બીજો ભાગ હેનલેની લૂપ છે જ્યાં પેશાબમાંથી પાણી અને આયનોનું પુનઃશોષણ થાય છે. ઉપકરણની લૂપિંગ ચેનલો હેનલેના લૂપની કાઉન્ટરકરન્ટ મિકેનિઝમનું અનુકરણ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે. તેવી જ રીતે, હેનલેના લૂપ માટે સંખ્યાબંધ વિવિધ કોષ પ્રકારોની જરૂર પડે છે કારણ કે દરેક કોષ પ્રકારમાં અલગ પરિવહન ગુણધર્મો અને લાક્ષણિકતાઓ હોય છે. તેમાં અવરોહી અંગ કોશિકાઓ, પાતળા આરોહી અંગ કોશિકાઓ, જાડા આરોહી અંગ કોશિકાઓ, કોર્ટિકલ સંગ્રહ કરતી નળી કોશિકાઓ અને મેડ્યુલરી સંગ્રહ કરતી નળી કોશિકાઓનો સમાવેશ થાય છે. શારીરિક નેફ્રોનના સંપૂર્ણ ગાળણક્રિયા અને પુનઃશોષણ વર્તણૂકના માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણના અનુકરણને માન્ય કરવા તરફના એક પગલામાં તે દર્શાવવાનો સમાવેશ થાય છે કે લોહી અને ગાળણક્રિયા વચ્ચેના પરિવહન ગુણધર્મો તે ક્યાં થાય છે અને પટલ દ્વારા શું અંદર જવા દેવામાં આવે છે તેના સંદર્ભમાં સમાન છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીનું મોટાભાગનું નિષ્ક્રિય પરિવહન નિકટવર્તી નળી અને ઉતરતા પાતળા અંગમાં થાય છે, અથવા NaClનું સક્રિય પરિવહન મોટે ભાગે નિકટવર્તી નળી અને જાડા ચડતા અંગમાં થાય છે. ઉપકરણની ડિઝાઇન જરૂરિયાતો માટે ગ્લોમેર્યુલસમાં ગાળણ અપૂર્ણાંક 15-20%, અથવા નિકટવર્તી કોન્વોલ્યુટેડ ટ્યુબ્યુલમાં ગાળણ પુનઃશોષણ 65-70% વચ્ચે બદલાય છે, અને અંતે પેશાબમાં યુરિયાની સાંદ્રતા (ઉપકરણના બે આઉટલેટ્સમાંથી એક પર એકત્રિત) 200-400 mM વચ્ચે બદલાય છે. તાજેતરનો એક અહેવાલ નિષ્ક્રિય પ્રસરણના કાર્યને સ્થાપિત કરવા સાથે હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો પર બાયોમિમિક નેફ્રોનને સમજાવે છે. નેફ્રોનનું જટિલ શારીરિક કાર્ય વાહિનીઓ અને નળીઓ (બંને હોલો ચેનલો છે) વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના આધારે પ્રાપ્ત થાય છે. જો કે, પરંપરાગત પ્રયોગશાળા તકનીકો સામાન્ય રીતે 2D માળખાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જેમ કે પેટ્રી-ડિશ જેમાં 3D માં થતી વાસ્તવિક શરીરવિજ્ઞાનને પુનરાવર્તિત કરવાની ક્ષમતાનો અભાવ હોય છે. તેથી, લેખકોએ 3D હાઇડ્રોજેલની અંદર કાર્યાત્મક, સેલ-લાઇનિંગ અને પરફ્યુઝેબલ માઇક્રોચેનલ બનાવવા માટે એક નવી પદ્ધતિ વિકસાવી. વાહિની એન્ડોથેલિયલ અને રેનલ એપિથેલિયલ કોષો હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોચેનલની અંદર સંવર્ધિત થાય છે અને અનુક્રમે વાહિનીઓ અને ટ્યુબ્યુલ્સની નકલ કરવા માટે સેલ્યુલર કવરેજ બનાવે છે. તેઓએ હાઇડ્રોજેલમાં વાહિનીઓ અને નળીઓ વચ્ચે એક નાના કાર્બનિક પરમાણુ (સામાન્ય રીતે દવાઓ) ના નિષ્ક્રિય પ્રસરણની તપાસ કરવા માટે કોન્ફોકલ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કર્યો. આ અભ્યાસ રિજનરેટિવ મેડિસિન અને ડ્રગ સ્ક્રિનિંગ માટે રેનલ ફિઝિયોલોજીની નકલ કરવાની ફાયદાકારક ક્ષમતા દર્શાવે છે. યકૃત ચયાપચયનું મુખ્ય અંગ છે, અને તે ગ્લાયકોજન સંગ્રહ, લાલ રક્તકણોના વિઘટન, ચોક્કસ પ્રોટીન અને હોર્મોન સંશ્લેષણ અને બિનઝેરીકરણ સાથે સંબંધિત છે. આ કાર્યોમાં, નવી દવાના વિકાસ અને ક્લિનિકલ પરીક્ષણો માટે તેનો બિનઝેરીકરણ પ્રતિસાદ આવશ્યક છે. વધુમાં, તેના બહુવિધ કાર્યોને કારણે, યકૃત ઘણા રોગો માટે સંવેદનશીલ છે, અને યકૃતના રોગો વૈશ્વિક પડકાર બની ગયા છે. લીવર-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણો યકૃત કાર્યોને સમાવતા જટિલ યકૃત લોબ્યુલ્સની નકલ કરીને યકૃત પ્રણાલીનું અનુકરણ કરવા માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક તકનીકોનો ઉપયોગ કરે છે. લીવર-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણો સંશોધકોને પ્રમાણમાં ઓછા ખર્ચે યકૃતની નિષ્ક્રિયતા અને પેથોજેનેસિસ પર કામ કરવામાં મદદ કરવા માટે એક સારું મોડેલ પ્રદાન કરે છે. સંશોધકો પ્રાથમિક ઉંદર હેપેટોસાઇટ્સ અને અન્ય નોનપેરેનકાઇમલ કોષોનો ઉપયોગ કરે છે. આ કોકલ્ચર પદ્ધતિનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવે છે અને તે હેપેટોસાઇટ્સના અસ્તિત્વના સમયના વિસ્તરણ માટે અને યકૃત-વિશિષ્ટ કાર્યોની કામગીરીને ટેકો આપવા માટે ફાયદાકારક સાબિત થાય છે. ઘણી લીવર-ઓન-એ-ચિપ પ્રણાલીઓ ચોક્કસ ડિઝાઇન અને ઉદ્દેશ્ય પર આધારિત બહુવિધ ચેનલો અને ચેમ્બર સાથે પોલી (ડાઇમિથાઇલસિલોક્સેન) (પી. ડી. એમ. એસ.) થી બનેલી હોય છે. પી. ડી. એમ. એસ. નો ઉપયોગ થાય છે અને તે લોકપ્રિય બન્યું છે કારણ કે તેની કાચા માલની કિંમત પ્રમાણમાં ઓછી છે, અને તે સરળતાથી માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો માટે પણ બનાવવામાં આવે છે. પરંતુ પી. ડી. એમ. એસ. પ્રોટીન અને હોર્મોન્સ સહિતના મહત્વપૂર્ણ સંકેત પરમાણુઓને શોષી શકે છે. અન્ય વધુ નિષ્ક્રિય સામગ્રી જેમ કે પોલિસલ્ફોન અથવા પોલીકાર્બોનેટનો ઉપયોગ લીવર-ચીપ્સમાં થાય છે. ઇમ્યુલેટ સંશોધકો દ્વારા કરવામાં આવેલા એક અભ્યાસમાં દવા-પ્રેરિત યકૃતની ઇજાની આગાહી કરતા યકૃત-ચીપ્સનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદાઓનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું, જે દવા વિકાસ કાર્યપ્રવાહ/પાઈપલાઈનમાં જરૂરી ઊંચા ખર્ચ અને સમયને ઘટાડી શકે છે, જેને કેટલીકવાર ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગની "ઉત્પાદકતા કટોકટી" તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. ઝહર નાહલેએ પછીથી 12 કારણો દર્શાવ્યા કે શા માટે અંગ-ચીપ્સ જેવી માઇક્રો-ફિઝિયોલોજીકલ સિસ્ટમ્સ (એમ. પી. એસ.) માનવ રોગોનું મોડેલિંગ કરવામાં વધુ સારી છે. કેન એટ અલ તરફથી એક ડિઝાઇન. માઇક્રોફ્લુઇડિક કુવાઓના 8 * 8 તત્વોની શ્રેણીમાં પ્રાથમિક ઉંદર હેપેટોસાઇટ્સ અને 3T3-J2 ફાઇબ્રોબ્લાસ્ટ્સને કોકલ્ચર કરે છે. દરેક કૂવાને બે ખંડોમાં વહેંચવામાં આવે છે. પ્રાથમિક ચેમ્બરમાં ઉંદરના હીપેટોસાઇટ્સ અને 3T3-J2 ફાઇબ્રોબ્લાસ્ટ્સ હોય છે અને તે કોષોની સંલગ્નતા માટે કાચથી બનેલું હોય છે. દરેક પ્રાથમિક ચેમ્બર માઇક્રોફ્લુઇડિક નેટવર્ક સાથે જોડાયેલ છે જે મેટાબોલિક સબસ્ટ્રેટ પૂરો પાડે છે અને મેટાબોલિક આડપેદાશોને દૂર કરે છે. પી. ડી. એમ. એસ. નું 100 માઇક્રોન જાડું પટલ પ્રાથમિક અને ગૌણ ચેમ્બરને અલગ કરે છે, જે ગૌણ ચેમ્બરને અન્ય માઇક્રોફ્લુઇડિક નેટવર્ક સાથે જોડવાની મંજૂરી આપે છે જે 10 ટકા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે 37 ડિગ્રી સેલ્સિયસ રૂમની હવાને પરફ્યુઝ કરે છે, અને ઉંદર હેપેટોસાઇટ્સ માટે હવાના વિનિમયનું ઉત્પાદન કરે છે. યુરિયા અને સ્થિર-સ્થિતિ પ્રોટીનનું ઉત્પાદન ઉચ્ચ-થ્રુપુટ ઝેરી અભ્યાસોમાં ઉપયોગ માટે આ ઉપકરણની સદ્ધરતા સાબિત કરે છે. કાંગ એટ અલની બીજી ડિઝાઇન. કોકલ્ચર પ્રાથમિક ઉંદર હેપેટોસાઇટ્સ અને એન્ડોથેલિયલ કોશિકાઓનું સંવર્ધન કરે છે. પહેલા એક જ ચેનલ બનાવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ હેપેટોસાઇટ્સ અને એન્ડોથેલિયલ કોષોને ઉપકરણ પર રોપવામાં આવે છે અને વચ્ચે પાતળા મેટ્રિગલ સ્તર દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. મેટાબોલિક સબસ્ટ્રેટ અને મેટાબોલિક આડપેદાશો આ ચેનલને પૂરી પાડવા અથવા દૂર કરવા માટે શેર કરે છે. પાછળથી, બેવડી ચેનલ બનાવવામાં આવે છે, અને એન્ડોથેલિયલ કોષો અને હેપેટોસાઇટ્સ કોષો સબસ્ટ્રેટને સપ્લાય કરવા અથવા આડપેદાશને દૂર કરવા માટે તેમની પોતાની ચેનલો ધરાવે છે. યુરિયાનું ઉત્પાદન અને હીપેટાઇટિસ બી વાયરસ (એચ. બી. વી.) પ્રતિકૃતિ પરીક્ષણ પર સકારાત્મક પરિણામ હેપેટોટ્રોપિક વાયરસનો અભ્યાસ કરવાની તેની ક્ષમતા દર્શાવે છે. લિવર-ઓન-એ-ચિપ પર કેટલીક અન્ય એપ્લિકેશનો છે. લુ એટ અલ. તેમણે લીવર ટ્યુમર-ઓન-એ-ચિપ મોડેલ વિકસાવ્યું હતું. ડિસેલ્યુલરાઇઝ્ડ લીવર મેટ્રિક્સ (DLM)-જિલેટીન મેથાક્રિલોયલ (GelMA)-આધારિત બાયોમિમેટિક લીવર ટ્યુમર-ઓન-એ-ચિપ વધુ ગાંઠ વિરોધી અભ્યાસો માટે યોગ્ય ડિઝાઇન સાબિત થઈ છે. ઝોઉ એટ અલ. હીપેટોસાઇટ્સ અને સિગ્નલિંગ અને પુનઃપ્રાપ્તિ પર આલ્કોહોલની ઇજાઓનું વિશ્લેષણ કર્યું. લીવર-ઓન-એ-ચિપએ લીવર સંબંધિત સંશોધન માટે તેની મોટી ક્ષમતા દર્શાવી છે. લીવર-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણો માટેના ભવિષ્યના લક્ષ્યાંકો પ્રવાહીમાં રીએજન્ટ્સ, કોષના પ્રકારો, અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવાનો સમય વધારવા વગેરે સહિત વધુ વાસ્તવિક યકૃત પર્યાવરણને પુનઃસ્થાપિત કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. પ્રોસ્ટેટ ઉપકલાનું પ્રોસ્ટેટ રિક્રિએશન એ પુરાવા દ્વારા પ્રેરિત છે જે સૂચવે છે કે તે કેન્સર મેટાસ્ટેસિસમાં ન્યુક્લિએશનનું સ્થળ છે. આ પ્રણાલીઓ અનિવાર્યપણે ઉંદરથી બે અને ત્યારબાદ ત્રિ-પરિમાણીય માનવ કોષ સંવર્ધનમાં સંવર્ધિત કોષોના વિકાસમાં આગળના પગલા તરીકે કામ કરે છે. પી. ડી. એમ. એસ. ના વિકાસોએ માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્રણાલીઓની રચનાને સક્ષમ બનાવી છે જે એડજસ્ટેબલ ટોપોગ્રાફી, ગેસ અને પ્રવાહી વિનિમયનો લાભ આપે છે, તેમજ પરંપરાગત માઇક્રોસ્કોપી દ્વારા નિરીક્ષણની સરળતા આપે છે. ગ્રેનોબલ આલ્પ્સ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ એક એવી પદ્ધતિની રૂપરેખા તૈયાર કરી છે જે વ્યવહારુ પ્રોસ્ટેટ એપિથેલિયમ મોડેલ બનાવવાના પ્રયાસમાં આવી માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે. આ અભિગમ નળાકાર માઇક્રોચેનલ રૂપરેખાંકન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે માનવ સ્રાવી નળીના આકારવિજ્ઞાનની નકલ કરે છે, જેમાં ઉપકલા સ્થિત છે. કોષ સંવર્ધનને સફળ પ્રોત્સાહન આપવા માટે વિવિધ માઇક્રોચેનલ વ્યાસોનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું અને એવું જોવા મળ્યું હતું કે 150-400 માઇક્રોન વ્યાસ સૌથી સફળ હતા. વધુમાં, માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્રવાહોમાં વિવિધતા દ્વારા શારીરિક તાણની રજૂઆત છતાં, આ પ્રયોગ દરમિયાન સેલ્યુલર સંલગ્નતા ટકી રહી હતી. આ રચનાઓનો ઉદ્દેશ સૂક્ષ્મ પર્યાવરણીય ફેરફારો માટે સેલ્યુલર પ્રતિક્રિયાઓનું માપન કરવાની સાથે પ્રોસ્ટેટિક પ્રવાહીના સંગ્રહને સરળ બનાવવાનો છે. વધુમાં, પ્રોસ્ટેટ-ઓન-એ-ચિપ મેટાસ્ટેસિસ દૃશ્યોના મનોરંજનને સક્ષમ કરે છે, જે દવા ઉમેદવારોના મૂલ્યાંકન અને અન્ય ઉપચારાત્મક અભિગમોને મંજૂરી આપે છે. આ પદ્ધતિની માપનીયતા સંશોધકો માટે પણ આકર્ષક છે, કારણ કે ફરીથી વાપરી શકાય તેવો મોલ્ડ અભિગમ ઉત્પાદનના ઓછા ખર્ચની ખાતરી આપે છે. રક્ત વાહિનીઓના કાર્ડિયોવાસ્ક્યુલર રોગો ઘણીવાર નાની રક્તવાહિનીઓના માળખા અને કાર્યમાં ફેરફારોને કારણે થાય છે. દાખલા તરીકે, નેશનલ હેલ્થ એન્ડ ન્યુટ્રિશન એક્ઝામિનેશન સર્વેના 2003ના અહેવાલમાં જણાવવામાં આવ્યું છે કે, હાયપરટેન્શનના સ્વ-અહેવાલ દર સૂચવે છે કે દર વધી રહ્યો છે. ધમનીની જૈવિક પ્રતિક્રિયાનું અનુકરણ કરતું માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ માત્ર દવા વિકાસની અજમાયશ દરમિયાન અંગ-આધારિત સ્ક્રીનોને વધુ વારંવાર થવા માટે સક્ષમ કરી શકતું નથી, પરંતુ નાની ધમનીઓમાં પેથોલોજિક ફેરફારો પાછળની અંતર્ગત પદ્ધતિઓની વ્યાપક સમજ પણ આપી શકે છે અને વધુ સારી સારવાર વ્યૂહરચનાઓ વિકસાવી શકે છે. યુનિવર્સિટી ઓફ ટોરોન્ટોના એક્સેલ ગુંથર દલીલ કરે છે કે આવા એમઇએમએસ-આધારિત ઉપકરણો ક્લિનિકલ સેટિંગ (વ્યક્તિગત દવા) માં દર્દીની માઇક્રોવેસ્ક્યુલર સ્થિતિનું મૂલ્યાંકન કરવામાં સંભવિત રીતે મદદ કરી શકે છે. અલગ પ્રતિકાર વાહિનીઓ (ધમનીઓ અને 30 માઇક્રોન અને 300 માઇક્રોન વચ્ચેના વ્યાસવાળી નાની ધમનીઓ) ના આંતરિક ગુણધર્મોની તપાસ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પરંપરાગત પદ્ધતિઓમાં પ્રેશર માયોગ્રાફી તકનીકનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, આવી પદ્ધતિઓ માટે હાલમાં હાથથી કુશળ કર્મચારીઓની જરૂર પડે છે અને તે માપવા યોગ્ય નથી. ધમની-પર-એક-ચિપ ધમનીને એક મંચ પર સમાવી લઈને આમાંની ઘણી મર્યાદાઓને દૂર કરી શકે છે જે તેના ઉત્પાદનમાં સ્કેલેબલ, સસ્તી અને સંભવતઃ સ્વચાલિત હશે. એક અંગ-આધારિત માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મને લેબ-ઓન-એ-ચિપ તરીકે વિકસાવવામાં આવ્યું છે, જેના પર એક નાજુક રક્ત વાહિનીને ઠીક કરી શકાય છે, જેનાથી પ્રતિકાર ધમનીની ખામીના નિર્ધારકોનો અભ્યાસ કરી શકાય છે. ધમની માઇક્રોએન્વાયરમેન્ટ આસપાસના તાપમાન, ટ્રાન્સમ્યુરલ દબાણ અને લ્યુમિનલ અને એબ્લ્યુમિનલ ડ્રગ સાંદ્રતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. માઇક્રોએન્વાયરમેન્ટમાંથી બહુવિધ ઇનપુટ્સ સરળ સ્નાયુ કોષો (એસ. એમ. સી.) અને એન્ડોથેલિયલ કોષો (ઇ. સી.) પર યાંત્રિક અથવા રાસાયણિક ઉત્તેજનાની વિશાળ શ્રેણીનું કારણ બને છે, જે અનુક્રમે જહાજની બાહ્ય અને લ્યુમિનલ દિવાલોને રેખા કરે છે. એન્ડોથેલિયલ કોષો વેસોકોનસ્ટ્રિક્શન અને વેસોડિલેટર પરિબળોને મુક્ત કરવા માટે જવાબદાર છે, આમ સ્વરમાં ફેરફાર કરે છે. વેસ્ક્યુલર ટોનને તેના મહત્તમ વ્યાસની તુલનામાં રક્ત વાહિનીની અંદરના સંકોચનની માત્રા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. પેથોજેનિક વિભાવનાઓ હાલમાં માને છે કે આ સૂક્ષ્મ પર્યાવરણમાં સૂક્ષ્મ ફેરફારો ધમનીય સ્વર પર સ્પષ્ટ અસરો ધરાવે છે અને પેરિફેરલ વેસ્ક્યુલર પ્રતિકારને ગંભીર રીતે બદલી શકે છે. આ ડિઝાઇન પાછળના ઇજનેરો માને છે કે માઇક્રોએન્વાયરમેન્ટમાં જોવા મળતા વિજાતીય સ્પેટિઓટેમ્પોરલ પ્રભાવોને નિયંત્રિત કરવાની અને અનુકરણ કરવાની તેની ક્ષમતામાં ચોક્કસ તાકાત રહેલી છે, જ્યારે માયોગ્રાફી પ્રોટોકોલ તેમની ડિઝાઇનના આધારે, માત્ર સ્થાપિત સજાતીય માઇક્રોએન્વાયરમેન્ટ ધરાવે છે. તેઓએ સાબિત કર્યું કે બાહ્ય દિવાલોને સુપરફ્યુઝન પ્રદાન કરતી બે ચેનલોમાંથી માત્ર એક દ્વારા ફિનાઇલફ્રાઇન પહોંચાડીને, ડ્રગ-ફેસિંગ બાજુ ડ્રગ વિરોધી બાજુ કરતાં ઘણી વધુ સંકુચિત થઈ ગઈ. ધમની-પર-એક-ચિપ નમૂનાના ઉલટાવી શકાય તેવા પ્રત્યારોપણ માટે રચાયેલ છે. આ ઉપકરણમાં માઇક્રોચેનલ નેટવર્ક, ધમની લોડિંગ વિસ્તાર અને એક અલગ ધમની નિરીક્ષણ વિસ્તાર છે. ધમનીના ભાગને લોડ કરવા માટે એક માઇક્રો ચેનલનો ઉપયોગ થાય છે, અને જ્યારે લોડિંગ કૂવાને સીલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેનો ઉપયોગ પરફ્યુઝન ચેનલ તરીકે પણ થાય છે, જે જૈવિક પેશીઓમાં કેશિલરી બેડમાં ધમનીના લોહીના પોષક વિતરણની પ્રક્રિયાને પુનરાવર્તિત કરે છે. માઇક્રોચેનલની બીજી જોડી ધમની ખંડના બે છેડાઓને ઠીક કરવા માટે કામ કરે છે. છેવટે, માઇક્રોચેનલની છેલ્લી જોડીનો ઉપયોગ સુપરફ્યુઝન પ્રવાહ દર પ્રદાન કરવા માટે થાય છે, જેથી એબ્લ્યુમિનલ દિવાલ પર સતત ટકાવી રાખનાર માધ્યમ પ્રદાન કરીને અંગની શારીરિક અને ચયાપચયની પ્રવૃત્તિ જાળવી શકાય. થર્મોઇલેક્ટ્રિક હીટર અને થર્મોરેસિસ્ટર ચિપ સાથે જોડાયેલા હોય છે અને ધમની નિરીક્ષણ વિસ્તારમાં શારીરિક તાપમાન જાળવી રાખે છે. નિરીક્ષણ ઝોનમાં પેશીના નમૂનાને લોડ કરવા અને સુરક્ષિત કરવાનો પ્રોટોકોલ એ સમજવામાં મદદ કરે છે કે આ અભિગમ આખા અંગના કાર્યોને કેવી રીતે સ્વીકારે છે. ટીશ્યુ સેગમેન્ટને લોડિંગ કૂવામાં ડૂબાડ્યા પછી, લોડિંગ પ્રક્રિયા સિરીંજ દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે જે લોડિંગ ચેનલના દૂરના છેડે બફર સોલ્યુશનનો સતત પ્રવાહ દર પાછો ખેંચે છે. આ ધમનીને તેની સમર્પિત સ્થિતિ તરફ પરિવહનનું કારણ બને છે. આ બંધ ફિક્સેશન અને/આઉટલેટ લાઇનમાં સુપરફ્યુઝન સાથે કરવામાં આવે છે. પંપ બંધ કર્યા પછી, ફિક્સેશન ચેનલોમાંથી એક દ્વારા ઉપ-વાતાવરણીય દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે. પછી લોડિંગ કૂવાને સીલ કર્યા પછી, બીજી ફિક્સેશન ચેનલ ઉપ-વાતાવરણીય દબાણને આધિન છે. હવે ધમની નિરીક્ષણ વિસ્તારમાં સમપ્રમાણતામાં સ્થાપિત થઈ ગઈ છે, અને સેગમેન્ટ દ્વારા ટ્રાન્સમ્યુરલ દબાણ અનુભવાય છે. બાકીની ચેનલો ખોલવામાં આવે છે અને સતત પરફ્યુઝન અને સુપરફ્યુઝનને અલગ સિરીંજ પંપનો ઉપયોગ કરીને સમાયોજિત કરવામાં આવે છે. ઘણી રોગ પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે વેસલ-ઓન-ચીપ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. ઉદાહરણ તરીકે, અલીરેઝા માશાગી અને તેમના સહકાર્યકરોએ વાયરલ હેમરેજિક સિન્ડ્રોમનો અભ્યાસ કરવા માટે એક મોડેલ વિકસાવ્યું હતું, જેમાં વાયરસ પ્રેરિત વેસ્ક્યુલર અખંડિતતાના નુકસાનનો સમાવેશ થાય છે. આ મોડેલનો ઉપયોગ ઇબોલા વાયરસ રોગનો અભ્યાસ કરવા અને ઇબોલા વિરોધી દવાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. 2021 માં, આ અભિગમને લસ્સા તાવના નમૂના માટે અને લસ્સા વાયરસ રોગ માટે પેપ્ટાઇડ એફએક્સ-06 ની ઉપચારાત્મક અસરો દર્શાવવા માટે સ્વીકારવામાં આવ્યો છે. ત્વચા માનવ ત્વચા એ ઘણા પેથોજેન્સ સામે સંરક્ષણની પ્રથમ રેખા છે અને તે પોતે કેન્સર અને બળતરા જેવા વિવિધ રોગો અને મુદ્દાઓને આધિન હોઈ શકે છે. જેમ કે, સ્કીન-ઓન-એ-ચિપ (એસ. ઓ. સી.) એપ્લિકેશન્સમાં પ્રસંગોચિત ફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને સૌંદર્ય પ્રસાધનોનું પરીક્ષણ, ચામડીના રોગો અને બળતરાના પેથોલોજીનો અભ્યાસ, અને એન્ટિજેન્સ અથવા એન્ટિબોડીઝની હાજરી માટે પરીક્ષણ કરવા માટે "બિન-આક્રમક સ્વચાલિત સેલ્યુલર એસેઝ બનાવવી" નો સમાવેશ થાય છે જે રોગકારકની હાજરીને સૂચવી શકે છે. સંભવિત ઉપયોગોની વિશાળ વિવિધતા હોવા છતાં, ફેફસાં અને કિડની જેવા અન્ય ઘણા અંગ-પર-ચીપ્સની સરખામણીમાં ત્વચા-પર-ચીપ વિકસાવવા માટે પ્રમાણમાં ઓછું સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે. માઇક્રો ચેનલોમાંથી કોલેજન સ્કેફોલ્ડિંગની અલગતા, અપૂર્ણ સેલ્યુલર તફાવત અને ઉપકરણ બનાવટ માટે પોલી (ડાઇમિથિસિલોક્સેન) (પી. ડી. એમ. એસ.) નો મુખ્ય ઉપયોગ જેવા મુદ્દાઓ, જે જૈવિક નમૂનાઓમાં રસાયણોને લીચ કરવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યા છે અને પ્લેટફોર્મનું મોટા પાયે ઉત્પાદિત સ્ટાઈમી માનકીકરણ ન હોઈ શકે. એક વધારાની મુશ્કેલી એ છે કે કોષ-સંવર્ધન સ્કેફોલ્ડિંગની પરિવર્તનશીલતા, અથવા સંવર્ધન કોષો માટે મૂળભૂત પદાર્થ, જેનો ઉપયોગ ત્વચા-પર-ચિપ ઉપકરણોમાં થાય છે. માનવ શરીરમાં, આ પદાર્થને બાહ્યકોષીય મેટ્રિક્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એક્સ્ટ્રાસેલ્યુલર મેટ્રિક્સ (ઇસીએમ) મુખ્યત્વે કોલેજનથી બનેલું છે, અને વિવિધ કોલેજન-આધારિત સ્કેફોલ્ડિંગનું એસઓસી મોડેલોમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. ફાઇબ્રોબ્લાસ્ટ્સના સંકોચનને કારણે સંવર્ધન દરમિયાન કોલેજન માઇક્રોફ્લુઇડિક બેકબોનથી અલગ થવાનું વલણ ધરાવે છે. એક અભ્યાસમાં ત્રણ અલગ અલગ પ્રાણી સ્રોતોમાંથી કોલેજન સ્કેફોલ્ડિંગના ગુણોની સરખામણી કરીને આ સમસ્યાનું સમાધાન કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો હતોઃ ડુક્કરની ચામડી, ઉંદરની પૂંછડી અને બતકના પગ. અન્ય અભ્યાસોમાં પણ સંકોચનને કારણે અલગતાના મુદ્દાઓનો સામનો કરવો પડ્યો હતો, જે સંપૂર્ણ ત્વચાના તફાવતની પ્રક્રિયામાં કેટલાંક અઠવાડિયા લાગી શકે છે તે ધ્યાનમાં લેતા સમસ્યારૂપ બની શકે છે. કોલેજન સ્કેફોલ્ડિંગને ફાઇબ્રિન-આધારિત ત્વચીય મેટ્રિક્સ સાથે બદલીને સંકોચનની સમસ્યાઓને ટાળવામાં આવી છે, જે સંકોચાઈ નહોતી. પરંપરાગત સ્થિર સંવર્ધનની સરખામણીમાં માઇક્રોફ્લુઇડિક સંવર્ધનમાં વધુ તફાવત અને કોષ સ્તરોની રચના પણ નોંધવામાં આવી હતી, જે ગતિશીલ પરફ્યુઝનને કારણે સુધારેલા કોષ-કોષ અને કોષ-મેટ્રિક્સ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના અગાઉના તારણો સાથે સંમત થાય છે, અથવા સતત માધ્યમ પ્રવાહના દબાણને કારણે ઇન્ટર્સ્ટિશલ જગ્યાઓ દ્વારા વધેલા પારગમન સાથે સંમત થાય છે. આ સુધારેલ તફાવત અને વૃદ્ધિ અંશતઃ પ્રવાહીના પ્રવાહને કારણે માઇક્રો ચેનલ સાથે દબાણ ઢાળ દ્વારા બનાવવામાં આવેલા શીયર સ્ટ્રેસનું ઉત્પાદન હોવાનું માનવામાં આવે છે, જે માધ્યમની સીધી નજીક ન હોય તેવા કોષોને પોષક પુરવઠામાં પણ સુધારો કરી શકે છે. સ્થિર સંસ્કૃતિઓમાં, પરંપરાગત ત્વચાના સમકક્ષમાં ઉપયોગમાં લેવાતા, કોષો માત્ર પ્રસરણ દ્વારા માધ્યમમાં પોષક તત્ત્વો મેળવે છે, જ્યારે ગતિશીલ પરફ્યુઝન ઇન્ટર્સ્ટિશલ જગ્યાઓ અથવા કોષો વચ્ચેના અંતરાલો દ્વારા પોષક પ્રવાહમાં સુધારો કરી શકે છે. આ પરફ્યુઝન બાહ્ય ત્વચાના સખત બાહ્ય સ્તર, સ્ટ્રેટમ કોર્નિયમની ચુસ્ત જંક્શન રચનામાં સુધારો કરવા માટે પણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે ત્વચાના સપાટીના સ્તરના પ્રવેશ માટે મુખ્ય અવરોધ છે. ગતિશીલ પરફ્યુઝન કોષની સદ્ધરતામાં પણ સુધારો કરી શકે છે, જે માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મમાં વ્યાપારી ત્વચાની સમકક્ષ મૂકીને દર્શાવવામાં આવે છે જેણે અપેક્ષિત જીવનકાળને કેટલાંક અઠવાડિયા સુધી લંબાવ્યો હતો. આ પ્રારંભિક અભ્યાસમાં ત્વચાના સમકક્ષ મોડેલોમાં વાળના ઠાંસીઠાંવાઓનું મહત્વ પણ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. વાળના ઠાંસીઠાંસીને ચામડીની સપાટી પર લાગુ કરવામાં આવતી પ્રસંગોચિત ક્રિમ અને અન્ય પદાર્થો માટે ચામડીની નીચેના સ્તરમાં પ્રાથમિક માર્ગ છે, જે એક લક્ષણ છે જે તાજેતરના અભ્યાસોમાં ઘણીવાર ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યું નથી. એક અભ્યાસમાં સોજો, બાહ્યકોષીય પ્રવાહીના સંચયને કારણે સોજો, ચેપ અથવા ઈજા માટે સામાન્ય પ્રતિક્રિયા અને સેલ્યુલર રિપેર માટે આવશ્યક પગલાનો અભ્યાસ કરવા માટે, છિદ્રાળુ પટલ દ્વારા અલગ કરાયેલ બાહ્ય ત્વચા, ત્વચાની ત્વચા અને એન્ડોથેલિયલ સ્તર એમ ત્રણ સ્તરોનો સમાવેશ કરતું એસ. ઓ. સી. વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે બળતરા વિરોધી ગુણધર્મો ધરાવતી સ્ટીરોઈડલ ક્રીમ ડેક્સના પૂર્વ-ઉપયોગથી એસ. ઓ. સી. માં આ સોજો ઓછો થયો હતો. એન્ડોમેટ્રીયમ એન્ડોમેટ્રીયમને પ્રત્યારોપણ અને ગર્ભાવસ્થાના અન્ય તબક્કાઓમાં તેની ભૂમિકા માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે. હ્યુમન-ઓન-એ-ચિપ સંશોધકો મલ્ટી-ચેનલ 3D માઇક્રોફ્લુઇડિક સેલ કલ્ચર સિસ્ટમ બનાવવા તરફ કામ કરી રહ્યા છે જે સૂક્ષ્મ વાતાવરણને વિભાજિત કરે છે જેમાં 3D સેલ્યુલર એગ્રીગેટ્સને શરીરમાં બહુવિધ અવયવોની નકલ કરવા માટે સંવર્ધિત કરવામાં આવે છે. મોટાભાગના ઓર્ગેન-ઓન-એ-ચિપ મોડેલો આજે માત્ર એક જ પ્રકારના કોષનું સંવર્ધન કરે છે, તેથી તેઓ આખા અંગના કાર્યોનો અભ્યાસ કરવા માટે માન્ય નમૂનાઓ હોઈ શકે છે, તેમ છતાં માનવ શરીર પર દવાની પ્રણાલીગત અસરની ચકાસણી કરવામાં આવતી નથી. ખાસ કરીને, ઇન્ટિગ્રેટેડ સેલ કલ્ચર એનાલોગ (એમયુસીસીએ) વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને તેમાં ફેફસાના કોષો, ડ્રગ-મેટાબોલાઇઝિંગ લીવર અને ચરબીના કોષોનો સમાવેશ થતો હતો. કોષોને 2ડી પ્રવાહી નેટવર્કમાં રક્ત સરોગેટ તરીકે ફરતા સંવર્ધન માધ્યમ સાથે જોડવામાં આવ્યા હતા, આમ અસરકારક રીતે પોષણ વિતરણ પરિવહન પ્રણાલી પૂરી પાડે છે, જ્યારે સાથે સાથે કોષોમાંથી કચરો દૂર કરે છે. સી. ઝાંગ એટ અલ દાવો કરે છે, "એમયુસીસીએના વિકાસએ વાસ્તવિક ઈન વિટ્રો ફાર્માકોકાઇનેટીક મોડેલનો પાયો નાખ્યો હતો અને ઈન વિવો પરિસ્થિતિઓમાં ઉચ્ચ વફાદારી સાથે બહુવિધ કોષ પ્રકારોના સંવર્ધન માટે એક સંકલિત બાયોમિમેટિક સિસ્ટમ પ્રદાન કરી હતી". તેઓએ એક માઇક્રોફ્લુઇડિક માનવ-પર-એક-ચિપ વિકસાવી છે, જે ચાર માનવ અંગોની નકલ કરવા માટે ચાર જુદા જુદા કોષ પ્રકારોનું સંવર્ધન કરે છેઃ યકૃત, ફેફસાં, કિડની અને ચરબી. તેઓએ પ્રમાણભૂત સીરમ-મુક્ત સંવર્ધન માધ્યમ વિકસાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું જે ઉપકરણમાં સમાવિષ્ટ તમામ પ્રકારના કોષો માટે મૂલ્યવાન હશે. ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ સ્ટાન્ડર્ડ મીડિયા સામાન્ય રીતે એક ચોક્કસ સેલ-પ્રકાર માટે લક્ષિત હોય છે, જ્યારે હ્યુમન-ઓન-એ-ચિપને દેખીતી રીતે સામાન્ય માધ્યમ (CM) ની જરૂર પડશે. હકીકતમાં, તેઓ કોષ સંવર્ધન CM ને ઓળખવાનો દાવો કરે છે, જેનો ઉપયોગ જ્યારે માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણમાં તમામ કોષ સંવર્ધનને પરિપૂર્ણ કરવા માટે થાય છે, ત્યારે કોષોના કાર્યાત્મક સ્તરને જાળવી રાખે છે. ઈન વિટ્રો કલ્ચર્ડ કોશિકાઓની સંવેદનશીલતાને વધારવી એ ઉપકરણની માન્યતાને સુનિશ્ચિત કરે છે, અથવા માઇક્રોચેનલમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવેલી કોઈપણ દવા મનુષ્યમાં સંપૂર્ણ અવયવોની જેમ નમૂનાના કોષોમાંથી સમાન શારીરિક અને ચયાપચયની પ્રતિક્રિયાને ઉત્તેજીત કરશે. હ્યુમન-ઓન-એ-ચિપ ડિઝાઇન કે જે સિંગલ ફ્લુઇડિક એક્ટ્યુએટરનો ઉપયોગ કરીને બહુવિધ પેશીઓમાં માઇક્રોફ્લુઇડિક પરિવહનને ટ્યુનિંગ કરવાની મંજૂરી આપે છે તે યકૃત અને સ્વાદુપિંડના પેશીઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રિડાયબેટિક હાયપરગ્લાયકેમિયાના મોડેલિંગ માટે ડિઝાઇન અને મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. આ પ્રકારની ચિપ્સના વધુ વ્યાપક વિકાસ સાથે, ફાર્માસ્યુટિકલ કંપનીઓ સંભવિત રીતે એક અંગની બીજા પરની પ્રતિક્રિયાની સીધી અસરોને માપવામાં સક્ષમ હશે. દાખલા તરીકે, બાયોકેમિકલ પદાર્થોના વિતરણની ખાતરી કરવા માટે તપાસ કરવામાં આવશે કે તે એક કોષ પ્રકારને લાભ કરી શકે છે, તેમ છતાં તે અન્યના કાર્યો સાથે સમાધાન કરતું નથી. આ અંગોને 3ડી પ્રિન્ટરથી છાપવું કદાચ પહેલેથી જ શક્ય છે, પરંતુ તેની કિંમત ખૂબ વધારે છે. આખા શરીરના બાયોમિમેટિક ઉપકરણોની રચના એ એક મોટા આરક્ષણને સંબોધિત કરે છે જે ફાર્માસ્યુટિકલ કંપનીઓ અંગો-ઓન-ચીપ્સ, એટલે કે અવયવોના અલગતા તરફ ધરાવે છે. જેમ જેમ આ ઉપકરણો વધુને વધુ સુલભ બને છે, તેમ તેમ ડિઝાઇનની જટિલતા ઝડપથી વધે છે. પ્રણાલીઓએ ટૂંક સમયમાં એક સાથે રુધિરાભિસરણ પ્રણાલી દ્વારા યાંત્રિક વિક્ષેપ અને પ્રવાહી પ્રવાહ પ્રદાન કરવો પડશે. મિશિગન યુનિવર્સિટીના તાકાયામા કહે છે, "જે કંઈપણ માટે માત્ર સ્થિર નિયંત્રણને બદલે ગતિશીલ નિયંત્રણની જરૂર હોય તે એક પડકાર છે". એમઆઇટીના ટિશ્યુ એન્જિનિયરિંગ લિન્ડા ગ્રિફિથ જૂથ દ્વારા આ પડકારનો આંશિક રીતે સામનો કરવામાં આવ્યો છે. પ્રવાહી નિયંત્રણ દ્વારા 4,7 અથવા 10 અંગો એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય તે માટે એક જટિલ મલ્ટી-ઓર્ગન-ઓન-એ-ચિપ વિકસાવવામાં આવી હતી. આ પ્રણાલી અઠવાડિયાઓ સુધી આ અવયવોના કાર્યને જાળવી રાખવામાં સક્ષમ છે. પ્રાણી પરીક્ષણને બદલવું દવાના વિકાસના પ્રારંભિક તબક્કામાં, પ્રાણીઓના નમૂનાઓ એ વિવો માહિતી મેળવવાનો એકમાત્ર રસ્તો હતો જે માનવ ફાર્માકોકાઇનેટીક પ્રતિક્રિયાઓની આગાહી કરશે. જોકે, પ્રાણીઓ પરના પ્રયોગો લાંબા, ખર્ચાળ અને વિવાદાસ્પદ છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રાણીઓના નમૂનાઓ ઘણીવાર યાંત્રિક અથવા રાસાયણિક તકનીકોને આધિન હોય છે જે માનવ ઇજાઓનું અનુકરણ કરે છે. ક્રોસ-સ્પીશીઝ એક્સ્ટ્રાપોલેશનમાં ઉણપને કારણે આવા પ્રાણીઓના નમૂનાઓની માન્યતાના સંદર્ભમાં પણ ચિંતા છે. વધુમાં, પ્રાણીઓના નમૂનાઓ વ્યક્તિગત ચલોનું ખૂબ જ મર્યાદિત નિયંત્રણ પ્રદાન કરે છે અને ચોક્કસ માહિતી મેળવવી બોજારૂપ બની શકે છે. તેથી, ઈન વિટ્રો મોડેલમાં માનવની શારીરિક પ્રતિક્રિયાઓની નકલ કરવી વધુ સસ્તું બનાવવાની જરૂર છે, અને જૈવિક પ્રયોગોમાં સેલ્યુલર સ્તરનું નિયંત્રણ પ્રદાન કરવાની જરૂર છેઃ બાયોમિમેટિક માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમો પ્રાણી પરીક્ષણને બદલી શકે છે. જટિલ અંગ-સ્તરની પેથોલોજીકલ પ્રતિક્રિયાઓનું પુનઃઉત્પાદન કરતી એમ. ઇ. એમ. એસ. આધારિત બાયોચીપ્સનો વિકાસ ઘણા ક્ષેત્રોમાં ક્રાંતિ લાવી શકે છે, જેમાં ટોક્સિકોલોજી અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને સૌંદર્ય પ્રસાધનોની વિકાસલક્ષી પ્રક્રિયા કે જે પ્રાણી પરીક્ષણ અને ક્લિનિકલ પરીક્ષણો પર આધાર રાખે છે. તાજેતરમાં, વિવો સેલ પર્યાવરણની નજીક સેલ કલ્ચર વાતાવરણ પ્રદાન કરવા માટે શારીરિક રીતે આધારિત પરફ્યુઝન ઇન વિટ્રો સિસ્ટમ્સ વિકસાવવામાં આવી છે. મલ્ટી-કમ્પાર્ટમેન્ટલ પરફ્યુઝ્ડ સિસ્ટમ્સ પર આધારિત નવા પરીક્ષણ પ્લેટફોર્મ્સે ફાર્માકોલોજી અને ટોક્સિકોલોજીમાં નોંધપાત્ર રસ મેળવ્યો છે. તેનો ઉદ્દેશ વિવો મિકેનિઝમ્સ અથવા એ. ડી. એમ. ઈ. પ્રક્રિયાઓમાં વધુ વિશ્વસનીય રીતે પ્રજનન કરવા માટે વિવો સ્થિતિની નજીક સેલ કલ્ચર વાતાવરણ પ્રદાન કરવાનો છે જેમાં તેનું શોષણ, વિતરણ, ચયાપચય અને નાબૂદી સામેલ છે. કાઇનેટિક મોડેલિંગ સાથે જોડાયેલી પરફ્યુઝ્ડ ઈન વિટ્રો સિસ્ટમ્સ ઝેનોબાયોટિક્સના ટોક્સિકોકાઇનેટિક્સમાં સામેલ વિવિધ પ્રક્રિયાઓનો ઈન વિટ્રો અભ્યાસ કરવા માટે આશાસ્પદ સાધનો છે. માઇક્રો ફેબ્રિકેટેડ સેલ કલ્ચર સિસ્ટમ્સના વિકાસ તરફ કરવામાં આવેલા પ્રયાસો જેનો હેતુ માનવ શરીરના પાસાઓને શક્ય તેટલી નજીકથી નકલ કરતા નમૂનાઓ બનાવવાનો છે અને એવા ઉદાહરણો આપે છે જે દવાના વિકાસમાં તેમના સંભવિત ઉપયોગને દર્શાવે છે, જેમ કે સહક્રિયાત્મક દવા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને ઓળખવા તેમજ બહુ-અંગ ચયાપચય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અનુકરણ કરવું. મલ્ટી કમ્પાર્ટમેન્ટ માઇક્રો ફ્લુઇડિક-આધારિત ઉપકરણો, ખાસ કરીને તે કે જે શારીરિક રીતે આધારિત ફાર્માકોકાઇનેટીક (પી. બી. પી. કે.) મોડેલની ભૌતિક રજૂઆત છે જે સસ્તન શરીરના કમ્પાર્ટમેન્ટલ મોડેલોમાં સંયોજનોના સામૂહિક સ્થાનાંતરણનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, તે દવા વિકાસ પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવામાં ફાળો આપી શકે છે. કેટલીક ઉભરતી તકનીકોમાં મિશ્ર કોષ પ્રકારો, શરીરના વિવિધ ભાગોના કોષોના સહ-સંવર્ધનમાં બહુવિધ જૈવિક પ્રક્રિયાઓને માપવાની ક્ષમતા હોય છે, જે વિવો મોડેલોમાં વધુ સમાનતા પ્રદાન કરવા માટે સૂચવવામાં આવે છે. મેથેમેટિકલ ફાર્માકોકાઇનેટીક (પી. કે.) મોડેલો પ્રારંભિક દવાની માત્રાના આધારે દરેક અંગની અંદર એકાગ્રતા-સમય રૂપરેખાઓનો અંદાજ કાઢવાનું લક્ષ્ય રાખે છે. આવા ગાણિતિક નમૂનાઓ પ્રમાણમાં સરળ હોઈ શકે છે, જે શરીરને એક જ વિભાગ તરીકે ગણાવે છે જેમાં વહીવટ પછી દવાનું વિતરણ ઝડપી સંતુલન સુધી પહોંચે છે. જ્યારે સામેલ તમામ પરિમાણો જાણીતા હોય ત્યારે ગાણિતિક નમૂનાઓ અત્યંત સચોટ હોઈ શકે છે. પી. કે. અથવા પી. બી. પી. કે. નમૂનાઓને પી. ડી. નમૂનાઓ સાથે જોડતા નમૂનાઓ દવાની સમય આધારિત ઔષધીય અસરોની આગાહી કરી શકે છે. આજકાલ આપણે પી. બી. પી. કે. નમૂનાઓ સાથે લગભગ પ્રથમ સિદ્ધાંતોથી મનુષ્યોમાં કોઈપણ રાસાયણિક વિશે પી. કે. ની આગાહી કરી શકીએ છીએ. આ નમૂનાઓ કાં તો ખૂબ જ સરળ હોઈ શકે છે, જેમ કે આંકડાકીય માત્રા-પ્રતિભાવ નમૂનાઓ, અથવા વ્યવહારદક્ષ અને પ્રણાલીઓના જીવવિજ્ઞાન પર આધારિત, અનુસરવામાં આવેલા ધ્યેય અને ઉપલબ્ધ માહિતી અનુસાર. આપણને તે મોડેલો માટે રસના પરમાણુ માટે સારા પરિમાણ મૂલ્યોની જરૂર છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક સેલ કલ્ચર સિસ્ટમ્સ જેમ કે માઇક્રો સેલ કલ્ચર એનાલોગ (એમયુસીસીએ) નો ઉપયોગ પી. બી. પી. કે. મોડેલો સાથે થઈ શકે છે. આ માઇક્રોસીસીએ સ્કેલ્ડ-ડાઉન ઉપકરણો, જેને બોડી-ઓન-એ-ચિપ ઉપકરણો પણ કહેવામાં આવે છે, તે નજીકના શારીરિક પ્રવાહી પ્રવાહની પરિસ્થિતિઓમાં અને વાસ્તવિક પેશી-થી-પેશી કદના ગુણોત્તર સાથે બહુ-પેશી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અનુકરણ કરી શકે છે. આ પ્રણાલીઓ સાથે મેળવેલા ડેટાનો ઉપયોગ યાંત્રિક પૂર્વધારણાઓને ચકાસવા અને સુધારવા માટે થઈ શકે છે. માઇક્રોફેબ્રિકેટિંગ ઉપકરણો આપણને તેમને કસ્ટમ-ડિઝાઇન કરવાની અને એકબીજાના સંદર્ભમાં અંગોના ખંડોને યોગ્ય રીતે માપવાની પણ મંજૂરી આપે છે. કારણ કે આ ઉપકરણનો ઉપયોગ પ્રાણી અને માનવ બંને કોષો સાથે થઈ શકે છે, તે ક્રોસ-પ્રજાતિના એક્સ્ટ્રાપોલેશનને સરળ બનાવી શકે છે. પી. બી. પી. કે. નમૂનાઓ સાથે જોડાણમાં ઉપયોગમાં લેવાતા, ઉપકરણો અસરકારક સાંદ્રતાના અંદાજને મંજૂરી આપે છે જેનો ઉપયોગ પ્રાણીઓના નમૂનાઓ સાથેના અભ્યાસ માટે અથવા માનવ પ્રતિક્રિયાની આગાહી કરવા માટે થઈ શકે છે. બહુ-વિભાગ ઉપકરણોના વિકાસમાં, વપરાયેલ પી. બી. પી. કે. મોડેલો જેવી માનવ શરીરની રજૂઆતોનો ઉપયોગ દવા વિકાસ પ્રક્રિયાને વધારવા માટે ચેમ્બર અને પ્રવાહી ચેનલ જોડાણોની ગોઠવણીના સંદર્ભમાં ઉપકરણ ડિઝાઇનને માર્ગદર્શન આપવા માટે થઈ શકે છે, જેના પરિણામે ક્લિનિકલ ટ્રાયલ્સમાં સફળતા વધે છે. આ પણ જુઓ માઇક્રોફિઝિયોમેટ્રી ચિપ-ઓન-ચિપ એમુલેટ પ્રિસિઝન કટ ફેફસાના ટુકડાઓ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ યુકે ઓર્ગેન-ઓન-એ-ચિપ ટેક્નોલોજીસ નેટવર્ક ઇયુ એચ2020 પ્રોજેક્ટ (ઓઆરસીએચઆઇડી) અનુદાન કરાર નંબર 766884, ઓર્ગેન-ઓન-ચિપ ઇન ડેવલપમેન્ટ એચડીએમટી માનવ અંગ અને રોગ મોડેલ તકનીકોઃ પૂર્વ-સ્પર્ધાત્મક બિન-નફાકારક, નેધરલેન્ડ્સ સ્થિત અંગ-ઓન-ચિપ સંશોધન સંઘ, સંશોધન અને ડેટાના ખુલ્લા પ્રસારનો હેતુ ધરાવે છે. માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ નેનોટેકનોલોજી બાયોટેકનોલોજી ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ