微流控技术是一项多学科交叉的综合技术，能够在微米尺度上精确控制和操控流体。与传统实验室的宏观技术相比，微流控技术具有样本需求少、高通量、低成本以及高灵敏度的优势。
通过将微流控技术与细胞生物学、组织工程和生物传感技术相结合，它在化妆品安全性与功效评估中的应用前景广阔，值得关注。
1. 理化检测应用
1) 重金属检测
为了实现美白效果，化妆品中常常添加汞，但过量使用会对皮肤和器官造成慢性毒害。针对这一问题的生物传感器应时而生，当Hg²⁺存在时，探针会转化为G-四联体DNA，并与血红蛋白结合形成DNA酶。
该DNA酶与沉淀的TMB反应，在纸上形成可见色带，且色带长度与Hg²⁺浓度呈正相关。这种传感器不仅可以快速可视化筛查Hg²⁺，还可用于其他金属离子的即时检测。
2) 微生物检测
化妆品中的微生物污染是社会关注的热点，因为污染的微生物可能产生代谢物，导致皮肤炎症或过敏反应。为此，相关研究开发了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、纸和玻璃混合的微流控系统。
该系统利用集成适配体功能化氧化石墨烯的生物传感器，无需样本制备程序，可直接检测病原微生物。这款微流体生物传感器装置在10分钟内即可检测出金黄色葡萄球菌，大大缩短了检测周期，相比传统培养法更为高效，并在快速检测其他不同细菌和病毒病原体方面展现出巨大潜力。
3) 抗生素检测
化妆品中常用的抗生素包括甲硝唑、氯霉素和氧氟沙星等，它们可以抑制皮肤微生物，增强皮肤抵抗细菌感染的能力，起到表面保护作用。
然而，长期使用含抗生素的化妆品可能导致接触性皮炎等不良反应，如红斑、水肿、渗出和灼烧感等。此外，还可能引发细菌耐药性增加，降低治疗效果。
研究人员开发了一个电化学检测的微流控平台，能够在临床相关样品中同时进行多重分析，实现不同酶联分析的同步电化学读数，检测八种不同的分析物。
该装置使用高灵敏度的生物分子传感器系统，能够在15分钟内同时检测样本中的四环素和链球菌素这两种常用抗生素。
2. 体外皮肤模型
1) 皮肤芯片
皮肤芯片（skin-on-a-chip）通过在微流控系统中培养皮肤组织，模拟真实人体皮肤的三维微环境，控制培养基流动、机械力和生物化学物质浓度梯度等物理、生物化学参数，从而构建具有皮肤层级结构和附属结构的功能性三维皮肤组织。
典型的皮肤芯片由一个transwell支架或一层多孔膜组成，用于将皮肤模型与底层培养基分开，允许药物或细胞因子等大分子扩散进入皮肤模型中。皮肤组织通常由原代分离的细胞、干细胞分化的皮肤细胞或从活检组织中获取的皮肤制成。
皮肤芯片在化妆品行业中的优势不仅体现在其能够更真实地还原人体皮肤结构，还能够检测皮肤的形态、活性、生化指标、屏障功能和渗透性等特定功能。
此外，芯片上可以集成多种原位生物传感器，实现实时皮肤功能检测和药物动力学反应，为化妆品的研发和评估提供更丰富的功能。
2) 安全性评估
毒理学评估
相关报道指出，皮肤—神经和皮肤—肝脏混合模型可以与代表性分析方法结合，进行实时定量皮肤致敏分析和皮肤施用化学物质的潜在肝毒性评估，从而帮助定量评估化学物质对皮肤的毒理学效应。
化学刺激评估
研究人员开发了一种高仿真表皮芯片，在微流控芯片内直接培养和分化人类角质形成细胞。该芯片主要用于通过细胞毒性来评估10种已知毒素和非毒素的化学品，并进一步评估刺激反应，如炎症细胞因子的释放等。
3) 功效评价
有效成分筛选
在化妆品开发过程中，大量时间用于筛选有效的活性成分及其组合。为提高效率，研究者发明了一种微流控平台，该平台能够在仿生和动态培养环境中生长大量真皮成纤维细胞球体（DFS）。
在概念验证设计中，单个芯片上可以实现12种不同成分或成分组合的高通量筛选，大大提升了筛选效率，并缩短了化妆品研发的周期。
透皮吸收评价
化妆品通过皮肤屏障的渗透能力是开发过程中至关重要的一环，需要对其活性成分的透皮吸收进行测试。相比传统的Franz细胞扩散法，使用皮肤芯片检测不仅能够避免伦理问题和物种差异，还能更准确地模拟皮肤微循环，提供更有效的数据。
抗衰评价
相关研究团队开发了一种基于无泵PDMS芯片系统的全层皮肤芯片，用于检测姜黄叶提取物（CLLE）作为化妆品原料的抗衰老作用。
研究结果显示，50µg/mL的CLLE处理后，皮肤模型的屏障功能显著增强，并且基因和蛋白水平的分析表明丝聚蛋白和内批蛋白的表达有所增加。这项研究表明，该无泵皮肤芯片模型可以作为动物实验的替代方案应用于化妆品行业。
美白测试
在芯片中培养正常人角质形成细胞和正常人黑素细胞后，生成的黑色素表皮结构稳定，具有多层结构和屏障功能。研究还利用该表皮芯片测试了四种化学物质的刺激性和渗透特性。结果表明，这种皮肤芯片可以作为皮肤刺激或渗透性体外评估以及美容评估的一种替代方法。
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