器官芯片（OOC）是一個多通道的3-D微流控細胞培養、集成電路（芯片），模擬整個器官或器官系統的活動、力學和生理反應，是一種人工器官。它構成了重要的生物醫學工程研究的主題，更確切地說，是生物機電系統。芯片上的實驗室（LOCs）和細胞生物學的融合允許在特定器官的背景下研究人類生理學，引入體外多細胞人類生物體的新模式。有一天，它們或許將廢除藥物開發和毒素測試中對動物的需求。

盡管有多份出版物聲稱已將器官功能轉化到這個界面上，但這種微流控應用的運動仍處于起步階段。芯片上的器官在不同的研究者之間的設計和方法會有所不同。因此，這些系統的驗證和優化將可能是一個漫長的過程。已經被微流控設備模擬的器官包括大腦、肺、心臟、腎、肝、前列腺、血管（動脈）、皮膚、骨骼、軟骨等等。

盡管如此，建立有效的人工器官不僅需要精確的細胞操作，而且需要詳細了解人體/對任何事件的基本復雜反應。芯片上的器官的一個共同問題是在測試過程中對器官的隔離。人體是一個復雜的生理過程網絡，因此模擬單個器官是一個挑戰。微細加工、微電子學和微流體學提供了在精確模擬的條件下對復雜的體外生理反應進行建模的前景。

器官芯片的開發使人們能夠研究人類病毒感染的復雜病理生理學。一個例子是肝臟芯片平臺，它使病毒性肝炎的研究成為可能。

芯片上的實驗室是一種在單個芯片上整合一個或幾個實驗室功能的設備，它處理中空微流控通道中的顆粒。它已被開發了十多年。在如此小的規模下處理顆粒的優勢包括降低流體體積消耗（降低試劑成本，減少浪費），增加設備的便攜性，增加過程控制（由于更快的熱化學反應）和降低制造成本。此外，微流體的流動是完全層狀的（即沒有湍流）。因此，在一個中空通道中的相鄰流之間幾乎沒有混合。在細胞生物學融合中，流體中的這一罕見特性被用來更好地研究復雜的細胞行為，如響應趨化刺激的細胞運動、干細胞分化、軸突引導、生化信號的亞細胞傳播和胚胎發育。

3D細胞培養模型通過促進更高水平的細胞分化和組織組織，超過2D培養系統。三維培養系統更成功，因為ECM凝膠的靈活性可以容納形狀變化和細胞-細胞連接--以前被剛性的二維培養基質所禁止。然而，即使是xxx的三維培養模型也不能在許多方面模仿器官的細胞特性，包括組織與組織之間的界面（如上皮和血管內皮），化學品的時空梯度，以及機械活性的微環境（如動脈的血管收縮和血管擴張對溫度差的反應）。微流控技術在片上器官中的應用使營養物質和其他可溶性線索在整個可行的三維組織構建中得到有效的運輸和分配。芯片上的器官被稱為下一波三維細胞培養模型，它模仿整個活體器官的生物活動、動態機械特性和生化功能。

芯片上的大腦設備通過以下方式在神經科學和微流控之間創造了一個接口。1）提高培養的可行性；2）支持高通量篩選；3）在體外/體內模擬器官水平的生理和疾病，以及4）增加微流控設備的高精度和可調性。腦芯片設備在細胞培養方法上跨越了多個復雜的層次。

設備已經使用了從傳統的二維細胞培養到器官型腦片形式的三維組織的平臺。

器官型腦片是一種體外模型，可復制體內生理學，具有額外的吞吐量和光學優勢，因此與微流控設備配對良好。腦切片比原代細胞培養有優勢，因為組織結構被保留下來，多細胞的相互作用仍然可以發生。它們的使用是靈活的，因為切片可以在急性期使用（少于6小時）。