Diese Studie beschreibt die Charakterisierung der pharmakokinetischen (PK) Eigenschaften von Acetaminophen (APAP) in der Two-Organ-Chip-Plattform (2-OC), einem Zwei-Kammer-Gerät, das in der Lage ist, 3D-Gewebe unter Fluss zu kultivieren. Die intestinale Absorption und der hepatische Metabolismus von APAP wurden durch menschliche Darm- bzw. Leberäquivalente nachgebildet. Die Darmbarriere wurde mit Caco-2- und HT-29-Zellen hergestellt. Die Leber-Sphäroide wurden mit HepaRG- und HHSTeC-Zellen hergestellt. Die Lebensfähigkeit und Toxizität der Zellen wurde mittels MTT-Assay, Histologie, konfokaler Immunhistochemie und multiparametrischer High-Content-Analyse untersucht. Die Genexpression von Darm- und Leberäquivalenten wurde mittels Echtzeit-PCR untersucht. Es wurden drei Baugruppen des Mikrophysiologischen Systems (MPS) verwendet: Darm 2-OC, Leber 2-OC und Darm/Leber 2-OC. Die orale Verabreichung wurde durch die Platzierung von APAP auf der apikalen Seite der Darmbarriere und die intravenöse Verabreichung durch die Applikation im Medium nachgeahmt. Die Proben wurden mittels HPLC/UV analysiert. Die Behandlung mit 12 μM oder 2 μM APAP führte weder bei der Darmbarriere (24-Stunden-Zeitpunkt) noch bei den Lebersphäroiden (12-Stunden-Zeitpunkt) zu Zytotoxizität. Alle Präparate zeigten eine langsamere APAP-Resorption als für den Menschen berichtet: Spitzenzeit (Tmax) = 12 h für Intestine 2-OC und 6 h für Intestine/Liver 2-OC sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen, im Gegensatz zu den berichteten Tmax von 0,33 bis 1,4 h nach oraler Verabreichung beim Menschen. Der APAP-Metabolismus war ebenfalls langsamer als beim Menschen. Die APAP-Halbwertszeit (T1/2) betrug in der dynamischen Leber 2-OC 12 Stunden, während für den Menschen T1/2 = 2 ± 0,4 Stunden berichtet wurde. Proben aus dem statischen Leber-2-OC-Präparat wiesen keine Abnahme der APAP-Konzentration auf. Diese Ergebnisse zeigen die Fähigkeit und das Potenzial der MPS, menschliche PK-Eigenschaften zu emulieren, und unterstreichen die kritische Rolle mechanischer Stimuli für die Zellfunktionalität, insbesondere durch den Nachweis des eindeutig positiven Einflusses des mikrofluidischen Flusses auf die metabolische Leistung der Leberäquivalente.