角膜芯片技術(shù)仍處于初級(jí)階段，但是通過(guò)對(duì)角膜芯片模型進(jìn)行的簡(jiǎn)單干預(yù)已經(jīng)能夠重現(xiàn)某些疾病的特征。2018年，Bennet等所開(kāi)發(fā)的角膜芯片含有上皮層、基底膜和前彈力層，并且在微流控裝置中模擬淚液流動(dòng)。他們使用聚二甲硅氧烷膜培養(yǎng)永生化的人角膜上皮細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)與無(wú)涂層或膠原涂層的膜相比，種植在纖維結(jié)合蛋白涂層膜上的細(xì)胞更具活性。這種模型的上皮滲透性與人體組織十分相似。他們使用強(qiáng)的松和酮替芬滴眼劑對(duì)其模型進(jìn)行了藥物研究，以評(píng)估其模型在藥物滲透性方面的功能，并發(fā)現(xiàn)與連續(xù)流動(dòng)或靜態(tài)條件相比，脈動(dòng)淚液流與人眼最為相似。然而，由于芯片缺少免疫系統(tǒng)，無(wú)法精確地模擬眼表的藥理學(xué)免疫調(diào)節(jié)作用，但能有效模擬非免疫過(guò)程。

Seo等結(jié)合眼瞼、結(jié)膜和角膜設(shè)計(jì)的角膜芯片是一個(gè)重要突破，其設(shè)計(jì)的具有灌注系統(tǒng)和過(guò)量引流系統(tǒng)的穹頂狀支架，可以用于模擬淚液的分泌、排泄和眨眼過(guò)程。該芯片模擬角膜和結(jié)膜的復(fù)層上皮結(jié)構(gòu)，含有1層表達(dá)基底細(xì)胞特異性標(biāo)志物(p63)的細(xì)胞，且能分泌黏蛋白，維持眼表約6μm厚的均勻淚膜。在這類(lèi)模型中，眨眼的剪切力將有助于角膜上皮的生長(zhǎng)分化，證明細(xì)胞生化網(wǎng)絡(luò)能對(duì)機(jī)械力進(jìn)行感知和反應(yīng)。通過(guò)減少眨眼頻率和調(diào)整環(huán)境濕度，加速淚液蒸發(fā)，可以直接構(gòu)建干眼模型。更重要的是，白細(xì)胞介素1β、腫瘤壞死因子α和基質(zhì)金屬蛋白酶9等炎癥細(xì)胞因子在該干眼模型中過(guò)量表達(dá)，與干眼在人體內(nèi)的反應(yīng)一致，因此可以用于模擬和研究干眼的機(jī)械和生物化學(xué)特征。

使用內(nèi)源性潤(rùn)滑素對(duì)該干眼模型進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，淚膜破裂時(shí)間延長(zhǎng)，淚膜破裂面積減少，角膜熒光染色發(fā)生相應(yīng)改變，同時(shí)檢測(cè)到IL-8的TNF-α、IL-1β和MMP-9等炎癥因子的淚膜濃度分布明顯減少，與臨床試驗(yàn)結(jié)果相似。這項(xiàng)分析表明，角膜芯片既可以在臨床前實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)行“臨床試驗(yàn)”，也可以在分子水平上揭示相應(yīng)治療藥物的治療原理。

角膜芯片與角膜類(lèi)器官相比，更容易進(jìn)行相關(guān)干預(yù)，從而能更精確地模擬部分慢性眼部疾病，例如結(jié)膜炎或干眼等，并以更為具象的方式為疾病研究和藥物研發(fā)提供其實(shí)可靠的依據(jù)。