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细胞是生命活动的基本单位,传统的细胞学研究依赖于大量细胞(103-104个),把群体值作为测量结果。然而研究发现,即使是生活在同一环境、同一组织中的同种细胞,其在基因表达水平上也存在着很大差异。细胞之间存在异质性,而群体分析会掩盖细胞个体间的差异,因此,开发一种能有效分析单细胞组分的技术势在必行。微流控芯片技术可以实现细胞进样、单细胞捕获、细胞培养、细胞分选、细胞裂解以及分析检测多个步骤整合在一起,并且具有高通量、小型化、平行化、自动化、便携化等优势,为单细胞研究提供了一个可行的技术平台。本论文研制了具有自主知识产权的单细胞分析微流控芯片,微流控芯片的主体采用了聚二甲基硅氧烷(poly(dimethylsiloxane), PDMS)高聚物材料,利用PDMS高聚物具有良好气体溶解性的特点实现负压自吸式自动进样,使所研制的芯片像临床的真空采血管一样方便使用,不需辅助设备控制流路。将数千个细胞单独分隔到不同的微反应室,不再互相干扰,也不易发生漏检,实现高通量单细胞快速分离；随即将分离开的单细胞直接进行反转录PCR(RT-PCR),节省了时间。每个反应室容积5-10 nL,上千反应室的一块芯片也仅需试剂数微升,节省试剂。本研究取得了以下创新性结果：(1)成功研制了集单细胞捕获、裂解、RT-PCR反应于一体的微流控芯片,并能用于单细胞数字PCR研究,通过研究不同单个A549肿瘤干细胞中CD133和管家基因GAPDH的基因表达验证了细胞之间存在异质性。(2)基于所研制的单细胞微流控芯片实现了一步法快速鉴定肿瘤干细胞,利用肿瘤干细胞表面标志物CD133对肺癌A549细胞中肿瘤干细胞进行鉴定。本文中所研制的微流控芯片易于操作、敏感度高(单细胞)、准确性好(可计数)、省试剂(数微升/芯片),适合于普通实验室进行肿瘤干细胞等稀少细胞的快速鉴定。为肿瘤干细胞的研究提供了一种单细胞分离与特异性鉴定的新工具,可用于鉴定肿瘤干细胞的分子遗传特征和特异标志物,解决肿瘤千细胞特异性鉴定困难的问题。为肿瘤学研究提供科学依据,为临床病情判断、病程监控和预测,指导治疗等奠定基础。