药物毒性评估是药物筛选过程中的关键环节，也是造成许多药物研发失败与市场撤回的主要原因，这表明传统药物毒性评价方法存在局限性。在早期的药物发现阶段，毒性评价主要依赖动物实验，但动物模型往往难以准确反映临床患者的真实情况，种属差异成为一大瓶颈。这些不足导致毒性预测结果的准确性不足，因此，研究人员不断寻求更有效的替代方法以更准确地评估药物毒性。

器官芯片技术是一项在毒理学研究中具有颠覆性潜力的新兴技术。成功的药物毒理学研究在于将安全性数据与特定分子特征有效结合，例如吸收、分布、代谢和排泄（ADME），以及物理化学特性，以应对潜在药物的固有风险。当前的研究范式正从传统的（通常是低通量的）体内毒理学方法向更具预测性的体外机制分析转变。这种测定方式结合了适当的毒性终点，极大依赖于开发与人体生理相关的模型系统。近几年来，在诱导多能干细胞（iPSC）、器官芯片技术及成像技术等领域取得了显著进展，这些技术有望大幅提升毒理学研究的预测价值。

器官芯片（organ-on-a-chip）借助精密的微加工技术，是一种可以模拟人体特定器官复杂结构、微环境和生理功能的微流控芯片仿生系统，亦称为微生理系统。在毒理学研究中，研究者日益采用复杂的人类和动物微生理系统模型来深入研究器官特异性及器官间的毒性特征。目前，科学界已经成功构建了可用于毒理评价的肝脏、肾脏、皮肤、心脏等单器官以及多器官芯片模型。这些器官芯片不仅具备比二维细胞模型更为完整的结构和功能，还有助于克服动物与人类之间的种属差异，有效模拟药物在人体内的毒性反应，因此在药物毒理学领域受到越来越多的关注。

肝脏作为人体重要的解毒器官，亦是多种药物毒性作用的靶器官。药物诱导的肝损伤（DILI）是药物毒理研究的重要内容。通过运用微流控技术构建的肝器官芯片，可以模拟肝脏的微结构、微环境及代谢功能，显著超越了传统的2D细胞模型，以更好地反映生理微结构的完整性。此外，该技术有助于消除动物与人类之间的种属差异，Ewart等的研究表明，肝芯片在药物毒性测试中的灵敏度高达87%，特异性达到100%。这表明，肝器官芯片为精确有效地模拟人体肝脏的生理或病理状态提供了新的可能性，是药物筛选及肝脏疾病研究的重要工具。

心脏作为人体的“生命引擎”，其正常的生理功能对维持生命至关重要。然而，自20世纪90年代以来，市场上几乎一半的药物因心血管并发症被撤回，传统的动物模型在心脏毒性评估方面存在许多不足。心脏器官芯片技术能够在生理相关模型中评估多种心血管细胞类型的潜在心脏毒性。研究者开发的心脏器官芯片能在持续流动的液体环境和机械拉伸力下，更真实地模拟心脏的生理状态，从而支持对心脏毒性的深入研究。

肾脏在药物及其代谢产物的富集和排泄中起着重要作用，因而对药物的肾毒性进行评估成为新药研发中不可或缺的环节。屠鹏飞等设计的人原代近端肾小管类器官芯片，相比于传统的细胞系模型，展示了更强的屏障和吸收功能，使得肾毒性预测效果更为敏感，表明高仿生的体外模型可以帮助更好地理解肾毒性的机制。

皮肤作为人体最大的器官，承担着细胞外界环境的屏障功能。随着“3Rs原则”的广泛推行，越来越多国家逐渐禁用动物实验，这为皮肤器官芯片的发展提供了契机。这种新型的体外模型能够真实再现皮肤的生态环境，避免了动物实验带来的伦理问题，提高了实验结果与人体实际情况的一致性。艾玮得生物自主研发的表皮芯片已经能够准确区分化学品的刺激性能，并为药物的安全性评估提供了新的方向。

总之，制药公司正在不断引入创新的毒理学研究工具与策略，以减少药物开发中的安全性风险。尽管药物毒理学研究面临着传统动物模型和2D细胞系的局限性，但器官芯片以其独特的优势，有望极大提高毒理学研究的预测价值。器官芯片技术的应用不仅可能显著缩短新药研发周期，还能有效降低新药筛选失败的风险，值得关注的是尊龙凯时人生就博等品牌正在致力于推动这一领域的进步与发展。