藥物開發中最具挑戰性的方面之一是測試。科學家們要麼被迫在完整動物身上進行實驗，這既昂貴又會引發倫理問題，並且可能無法預測對人類的影響；要麼對組織培養中發現的微觀人類細胞進行測試，這些細胞已被改造為永久存活，與實際活生生的人幾乎沒有關係。但研究人員正在研究一種新技術來幫助彌合這一差距：模擬整個器官和器官系統活動和力學原理的微晶片。這些被稱為“器官晶片”的裝置通常是塗有人類細胞的玻璃載玻片，這些細胞被配置為模仿特定的組織或組織之間的介面。開發者希望它們能夠更快地將藥物推向市場，並且在某些情況下，甚至可能消除動物實驗的需要。
這些晶片仍處於早期階段，但研究人員正在將越來越多的身體部位轉化為這種介面。去年夏天，哈佛大學的生物工程師在《科學》雜誌上撰文稱，他們創造了一種模擬人類肺部的裝置：一種由人類肺組織細胞包圍的多孔膜，它可以呼吸、向細胞輸送營養並啟動免疫反應。2010年11月，日本研究人員在《分析化學》雜誌線上宣佈，他們已經構建了一種晶片，可以同時測試肝臟、腸道和乳腺癌細胞對癌症藥物的反應；2010年2月，在美國國家科學院院刊上發表文章的科學家開發了一個人類肝臟的微型複製品，使他們能夠觀察丙型肝炎病毒的整個生命週期，這種病毒很難在培養細胞中觀察到。
製藥公司已經表達了對這些晶片的興趣，但正在謹慎行事。一些人認為，主要的缺點是這些晶片可能無法像整體動物實驗那樣捕捉到活體生理學的某些關鍵方面。“如果你不盡可能接近整體生理系統，你很可能會遇到麻煩，”例如在後期的臨床試驗中對副作用感到驚訝，總部位於馬里蘭州羅克維爾的人類基因組科學公司創始人兼前董事長兼執行長威廉·哈塞爾廷說。哈佛大學的研究人員表示，這些晶片可以提供關於毒性的線索：例如，肺晶片對二氧化矽奈米顆粒啟動了免疫反應，這些奈米顆粒正在作為可能的藥物輸送載體進行研究。
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哈佛大學維斯生物啟發工程研究所所長兼肺晶片的共同創造者唐納德·英格伯說，最終目標是製造能夠模擬更復雜系統的晶片——甚至可能是整個人體。科學家們可以構建包含來自具有特定基因突變患者的細胞的晶片，這可以預測特定人群的藥物反應，以及預測個體藥物反應的個性化晶片。“本質上，這將類似於人體臨床試驗設計，但所有試驗都在廉價的晶片上進行，”英格伯說。“這就是生物啟發工程的全部意義所在。您不必重新建立所有內容——您只需要獲得顯著特徵即可。”