在生物醫(yī)學研究方面，微流控芯片的重要應用之一是構(gòu)建器官芯片，利用微流控技術(shù)靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計性和可控的微流體操控性等優(yōu)勢，在微流控芯片上構(gòu)建模擬人體組織或器官功能的仿生實驗室?；谖⒘骺丶夹g(shù)的器官芯片使生物模擬達到了全新的水平，給投入大、風險高、周期長的新藥研發(fā)以及生物醫(yī)學研究帶來了新的契機，其中單器 官芯片主要應用于器官的生理和病理研究，多器官芯片主要應用于藥物代謝動力學研究。

2015 年哈佛大學 Wyss 生物工程研究所組建了 Emulate 人體器官芯片研究公司，推出了由器官芯片、儀器和軟件組成的人體仿真系統(tǒng)，覆蓋了腦、結(jié)腸、肝、肺、腎等多種器官，并積極與美國食品藥品監(jiān)督管理局合作評估和鑒定器官芯片技術(shù)作為臨床前測試平臺的可能性，拓寬藥物研發(fā)臨床前模型范圍。該研究所 Ingber 團隊構(gòu)建了由高度分化的人支氣管氣道上皮細胞和肺內(nèi)皮細胞組成的微流控支氣管氣道芯片，能夠模擬病毒感染、菌株依賴性毒性，以及細胞因子的產(chǎn)生和循環(huán)免疫細胞的招募，應用于新型冠狀病毒治療藥物的快速鑒別和篩選。

Qin 團隊利用人類誘導多能干細胞構(gòu)建類腦器官芯片，模擬產(chǎn)前尼古丁暴露下胎兒大腦神經(jīng)發(fā)育情況。三維培養(yǎng)的類腦器官表現(xiàn)出人類大腦發(fā)育早期階段的關(guān)鍵特征，包括神經(jīng)分化、區(qū)域化和皮層組織，并可推廣應用于腦疾病研究和藥物檢測。針對器官芯片，如何實現(xiàn)組織或器官長期培養(yǎng)并保留病理或生理功能，構(gòu)建血管循環(huán)系統(tǒng)以實現(xiàn)高度仿真模擬，以及集成陣列化多個實驗單元模擬組織-組織和多器官相互作用，仍是器官芯片發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。