編者按：本文是世界經濟論壇製作的“2016年十大新興技術”特別報告的一部分。該列表由論壇的新興技術元理事會編制，重點介紹了其成員（包括《大眾科學》主編瑪麗埃特·迪克里斯蒂娜）認為有能力改善生活、改造行業和保護地球的技術進步。它還提供了機會，在技術廣泛應用之前，就技術可能帶來的人類、社會、經濟或環境風險和擔憂進行辯論。
在好萊塢特效工作室之外，你不會在生物實驗室裡發現漂浮的活體人體器官。撇開在體外維持器官的所有技術難題不談，完整的器官作為移植物來說太珍貴了，不能用於實驗。但是，許多重要的生物學研究和實際藥物測試只能透過研究器官的運作方式來完成。一種新技術可以透過在微晶片上微型化地培養人體器官的功能部分來滿足這一需求。
2010年，來自Wyss研究所的唐納德·英格伯開發出了一種肺晶片，這是同類首創。私營部門迅速加入，以英格伯和Wyss研究所的其他人員為首的Emulate等公司與工業界和政府的研究人員（包括美國國防高階研究計劃局DARPA）建立了合作伙伴關係。到目前為止，各個研究小組都報告了成功製造出肺、肝、腎、心臟、骨髓和角膜的微型模型。其他人肯定會效仿。
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每個晶片器官的大小都與USB記憶棒大致相同。它由柔韌的半透明聚合物製成。微流體管的直徑均小於一毫米，內襯取自目標器官的人體細胞，在晶片內以複雜的模式執行。當營養物質、血液和測試化合物（如實驗性藥物）透過管道泵送時，細胞會複製活體器官的一些關鍵功能。
晶片內部的腔室可以排列成模擬器官組織的特定結構，例如肺中的微小氣囊。例如，空氣透過通道，可以非常準確地模擬人類呼吸。同時，可以將摻有細菌的血液泵入其他管道，然後科學家可以觀察細胞如何對感染做出反應，所有這些都不會對人造成任何風險。該技術使科學家能夠看到以前從未見過的生物學機制和生理行為。
器官微晶片還將促進開發新藥的公司。它們模擬人體器官的能力使得對候選藥物進行更真實和準確的測試成為可能。例如，去年，一個研究小組使用晶片來模擬內分泌細胞將激素分泌到血液中的方式，並使用它對一種糖尿病藥物進行了關鍵測試。
其他研究小組正在探索在個性化醫療中使用晶片器官。原則上，這些微晶片可以使用來源於患者自身幹細胞構建，然後可以進行測試以確定更有可能成功的個性化療法。
有理由希望微型器官可以大大減少製藥行業對實驗化合物動物試驗的依賴。每年有數百萬只動物在這些試驗中被犧牲，這種做法引起了激烈的爭議。撇開倫理方面的考慮不談，事實證明這是極其浪費的——動物試驗很少能提供關於人類對同一種藥物的反應的可靠見解。在微型人體器官上進行的測試可能會做得更好。
軍事和生物防禦研究人員看到了晶片器官以不同方式拯救生命的潛力。模擬肺和類似的其他裝置可能是測試對生物、化學或放射性武器反應的下一個重要步驟。由於顯而易見的倫理原因，今天不可能做到這一點。