浓度梯度反应是生物医药研究的一个重要组成部分。生化分子与相关细胞反应的深入研究将有助于我们进一步了解生命机制。然而目前在宏观尺度下生成浓度梯度的方法存在如下问题:①无法在反应体系小于微升级时仍保持浓度梯度的准确性;②难以形成特殊或复杂的浓度梯度。微流控技术主要用于微尺度下流体的控制,它反应体系小,检测速度快,可以将多种化学与生物反应功能集成在一张芯片上。本文基于微流控技术,提出了一种基于微流体振荡混合的大范围浓度梯度与细胞相互作用的一体化药敏芯片,用于结肠癌细胞的片上药敏反应。除此之外,本文还提出了一种基于环形微阀门的快速混合方式,并用于细菌的药敏检测。本文的主要内容如下:1、提出并制备了一种集成片上隔绝与快速混合功能的新型气动辅助环形微流控混合器（Pneumatic assisted ring mixer,PARM）。多层微流控芯片中经典的Quake阀门,仅能控制流体在轴向上的流动与停止。我们设计了一种环形气动微阀门,并使用染料实验进行了定性与定量验证。作为应用验证,我们使用PARM捕获GFP标记的大肠杆菌,并测定了在50、100、200、400μg·mL-1浓度奇霉素下,GFP标记大肠杆菌的增殖曲线。该设计可实现4 nL体系不同液体在2秒内的快速混合,可用于片上细胞或细菌的药敏检测。2、提出并制备了基于微流体振荡的大范围浓度梯度芯片。该设计可通过改变样品腔室与缓冲液腔室的体积比,实现2-fold或5-fold的顺序稀释倍数,通过6级稀释,最大可达到1:56级别的浓度。在振荡混合芯片的下游,我们设计了静态液滴微阵列（Static droplet array,SDA）结构,用于将生成的浓度梯度自离散为微液滴并储存备用。3、在上述大范围浓度梯度芯片基础上,设计并制作了用于肿瘤细胞培养与药敏检测的微流控芯片。该芯片在单片上集成了药物浓度梯度形成、细胞在片培养及药物浓度细胞相互作用等功能。作为应用验证,我们利用该芯片首先实现Lovo与HT29两株结肠癌细胞系的在片培养24小时,并在芯片上生成化疗药物5-氟尿嘧啶（Fluorouracil,5-FU）的浓度梯度并储存在储液腔中。通过片上药敏反应我们发现Lovo在5-FU浓度高于750 ug·mL-1时,IR显著下降,而HT29在5-FU浓度高于375μg·mL-1时,IR显著下降,且Lovo对5-FU的敏感性高于HT29。综上所述,本文提出了一种大范围浓度梯度与细胞相互作用的药敏芯片,实现了单片上集成了药物浓度梯度形成、细胞在片培养及药物浓度细胞相互作用等功能。除此之外,本文还设计了一种基于环形微阀门的快速混合微流控芯片,并将其用于细菌的片上药敏检测。