多器官芯片的发展为研究机体器官的复杂性、功能变化和完整性提供了条件。安必奇生物的多器官芯片平台实现了肠、肝、皮肤和肾等多器官组织在微流控芯片上的可持续性培养，成功地从生理角度证明了肠道和肾脏的生物屏障功能。除了肠屏障与肾屏障，多器官芯片平台还能模拟人体的多个生物屏障，例如利用Transwell装置在悬浮于孔中的滤膜上培养细胞模拟血脑屏障进行药物转运研究及检测特定标志物的表达，在气液界面研究肺上皮细胞与血管内皮细胞共培养的气血屏障等。
渗透性测定是评价各种屏障完整性的重要方法。通过使用荧光标记的分子示踪剂，可以量化透过屏障的分子，量化屏障的渗透性。渗透性测定中通常使用的分子有小分子蔗糖、荧光素钠或大分子多糖，如异硫氰酸荧光素葡聚糖。通过使用分子量不同的荧光示踪剂，可以评估内皮细胞紧密连接的质量。例如将示踪剂加入血脑屏障芯片模型的血管室，然后收集脑室中的流出物，可以测定其渗透性。如果这种渗透性与生理水平一致，则表明建立的血脑屏障芯片可用于测试候选药物。又如将不同分子量荧光示踪剂FITC-Na、FITC-IgG以及白蛋白加入肾芯片的通道中，评估肾小球滤过屏障的完整性。通过测量荧光强度对FITC-Na和FITC-IgG透过肾小球滤过屏障的数量进行定量。同样，如果这种渗透性与生理水平一致，则表明建立的肾小球滤过屏障芯片可用于测试候选药物。
此外，也可以通过药物渗透性测定来表征芯片屏障功能的完整性。如通过微量培养板分光荧光计测定腔内外FITC-葡聚糖的样品浓度，LC-MS/MS测定模型药物的浓度来全面评估芯片的渗透性。FITC-葡聚糖的低渗性、渗透的尺寸依赖性以及与体内数据相当的模型药物渗透系数可证实构建的血脑屏障的完整性。
图1. 器官芯片血管内皮屏障渗透性的表征。
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