药物开发中最具挑战性的方面之一是测试。科学家们要么被迫在完整动物身上进行实验，这既昂贵又会引发伦理问题，并且可能无法预测对人类的影响；要么对组织培养中发现的微观人类细胞进行测试，这些细胞已被改造为永久存活，与实际活生生的人几乎没有关系。但研究人员正在研究一种新技术来帮助弥合这一差距：模拟整个器官和器官系统活动和力学原理的微芯片。这些被称为“器官芯片”的装置通常是涂有人类细胞的玻璃载玻片，这些细胞被配置为模仿特定的组织或组织之间的界面。开发者希望它们能够更快地将药物推向市场，并且在某些情况下，甚至可能消除动物实验的需要。
这些芯片仍处于早期阶段，但研究人员正在将越来越多的身体部位转化为这种界面。去年夏天，哈佛大学的生物工程师在《科学》杂志上撰文称，他们创造了一种模拟人类肺部的装置：一种由人类肺组织细胞包围的多孔膜，它可以呼吸、向细胞输送营养并启动免疫反应。2010年11月，日本研究人员在《分析化学》杂志在线宣布，他们已经构建了一种芯片，可以同时测试肝脏、肠道和乳腺癌细胞对癌症药物的反应；2010年2月，在美国国家科学院院刊上发表文章的科学家开发了一个人类肝脏的微型复制品，使他们能够观察丙型肝炎病毒的整个生命周期，这种病毒很难在培养细胞中观察到。
制药公司已经表达了对这些芯片的兴趣，但正在谨慎行事。一些人认为，主要的缺点是这些芯片可能无法像整体动物实验那样捕捉到活体生理学的某些关键方面。“如果你不尽可能接近整体生理系统，你很可能会遇到麻烦，”例如在后期的临床试验中对副作用感到惊讶，总部位于马里兰州罗克维尔的人类基因组科学公司创始人兼前董事长兼首席执行官威廉·哈塞尔廷说。哈佛大学的研究人员表示，这些芯片可以提供关于毒性的线索：例如，肺芯片对二氧化硅纳米颗粒启动了免疫反应，这些纳米颗粒正在作为可能的药物输送载体进行研究。
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哈佛大学维斯生物启发工程研究所所长兼肺芯片的共同创造者唐纳德·英格伯说，最终目标是制造能够模拟更复杂系统的芯片——甚至可能是整个人体。科学家们可以构建包含来自具有特定基因突变患者的细胞的芯片，这可以预测特定人群的药物反应，以及预测个体药物反应的个性化芯片。“本质上，这将类似于人体临床试验设计，但所有试验都在廉价的芯片上进行，”英格伯说。“这就是生物启发工程的全部意义所在。您不必重新创建所有内容——您只需要获得显着特征即可。”