El monitoreo en tiempo real de bioanalitos en dispositivos de cultivo celular organotípico es un gran desafío de investigación para establecer sistemas de diagnóstico independientes. Actualmente, no existe una instalación técnica general disponible que ofrezca un sistema de plug-in para bioanálisis en modelos de cultivo organotípico diversamente disponibles. Por lo tanto, cada dispositivo analítico debe ajustarse según el entorno microfluídico e interfaz del sistema in vitro 3D. Aquí informamos sobre el diseño y función de un dispositivo de cultivo y análisis automatizado en 3D (3D-ACAD) que perfunde activamente un microbioreactor 3D hecho a medida, muestrea el medio de cultivo y realiza simultáneamente ELISA de flujo basado en capilares. Se ha explorado un MatriGrid microestructurado como andamio 3D para cultivar células HepaRG, con albúmina investigada como marcador bioanalítico utilizando ELISA de flujo. Investigamos el efecto del acetaminofén (APAP) en la secreción de albúmina de las células HepaRG durante 96 h y comparamos esto con la secreción de albúmina de cultivos de HepaRG en monocapa 2D. El monitoreo en línea automatizado de la secreción de albúmina en el modo in vitro 3D reveló que la aplicación de APAP, un fármaco hepatotóxico, resulta en una disminución de la secreción de albúmina. Además, se observó una mayor sensibilidad de la cultura celular HepaRG en el sistema automatizado 3D-ACAD ante APAP en comparación con las células HepaRG cultivadas en monocapa. Los resultados respaldan el uso del modelo 3D-ACAD como un dispositivo independiente, que funciona en tiempo real y es capaz de analizar la condición del cultivo celular mediante la medición de un analito funcional. La información obtenida de nuestro sistema se compara con la cultura celular convencional y ELISA en placa, cuyos resultados se presentan aquí.