微阵列分析技术(microarray analysis)是近年来迅速发展的一种新兴的分析方法,主要涉及到微机电系统(MEMS)、生物化学、分析化学和计算机科学等多种学科,是学科交叉的产物。本论文围绕微流控芯片制作的原理、方法和应用以及高通量细胞培养芯片设计、加工、优化等方面的研究工作,主要内容包括:1.微流控芯片的加工工艺2.基于微流控芯片的高通量细胞研究应用进展3.阵列式高通量细胞培养芯片的设计4.实验验证方案及芯片结构改进本文完成的主要内容有:1.阐述了微流控芯片制作时的材料选择、不同材料的加工工艺;介绍了实验室对各种材料作出的工艺改进以及本人利用改进后的工艺制作的石英、普通玻璃和PDMS为材质的微流控芯片;总结了微流控芯片在高通量细胞培养、行波电泳以及高通量药物筛选方面的应用。2.提出了阵列式高通量细胞培养微流控芯片的设计方案:基于三层结构的U型“坝”结构的细胞培养腔和瓦片状结构的混合管道。并制定出利用SU8光刻胶、PDMS为芯片制作材料以及需要“多次光刻,一次显影”的工艺流程;同时,利用可以进行多物理场耦合的有限元分析软件COMSOL对细胞培养腔和混合管道分别进行了流场和流场与对流混合耦合场分析。利用有限元分析出的流速以及混合后浓度等仿真结果,我们对细胞培养芯片结构进行了优化和优选。3.按照实验设计方案,制作出了四种微结构(进样口、培养液混合管道、细胞培养腔、阀控结构),然后我们利用接触角测量仪、台阶仪、酶标仪对用PDMS制作的阵列式高通量细胞培养芯片的接触角、各管道的尺度及混合效率进行了测试,也对细胞培养腔对细胞的有效拦截作出了合理评估。本论文在系统性地阐述了微流控芯片制作的原理和方法的基础上,深入的研究了用于高通量细胞培养的阵列式细胞培养芯片系统,建立了一套部件可行性设计、部件制作以及验证的研究方法。本课题为微流控细胞培养芯片在细胞高通量操控中的其它应用提供了可靠的应用平台,如:高通量细胞电融合后对融合细胞的培养与观察;对行波电泳分离后的细胞培养观察;利用激光共聚焦显微镜进行高通量、高内涵的细胞检测。本论文中设计并制作的微流控细胞培养芯片,在制作工艺上通过反复验证具有很好的可重复性、一致性。因此为基于微流控技术的细胞培养芯片的广泛应用奠定了坚实的基础。