微流控芯片技术(Microfluidics)是一种在微通道内对微流体进行精密操控的实验技术。该技术可将化学、生物等领域中所涉及的多种反应步骤高度集成在一块微小的芯片上(μm2~cm2),以其精确的样本控制、微量的试剂损耗、良好的生物相容性、较高的反应效率和分析通量、较低的生产成本、高度集成自动化等特点,广泛应用于基因组测序、疾病诊断与治疗、药物合成和筛选等领域,是21世纪最为重要的前沿性分析技术之一。随着精准医疗计划的启动,人类对肿瘤的探索已不仅仅局限于肿瘤大体表型的研究,基于肿瘤基因组、转录组、蛋白组等微量样本分子层面的深入研究将有助于从根本上发现肿瘤的衍生机制、进化过程和特异靶点。那么,如何对这些微量样本予以更准确、更高效、更廉价的检测和实验,是肿瘤学研究需要解决的首要问题。本研究以微流控芯片技术的设计和加工为出发点,应用模塑法成功制备了PDMS材料的液滴微流控芯片并搭建了标准化的液滴微流控芯片系统;通过液滴制备实验,发现在确定微通道结构和两相溶液粘度系数的情况下,影响液滴制备的因素主要为连续相与分散相的流速比例,并确定了相关液滴制备属性的预测公式以对该系统进行灵活的控制;应用该系统可制备高度均一的液滴(CV%<5%),同时液滴体积灵活可控(0.81 pL~0.26 n L,11.56μm~78.94μm),且较快的制备速率使其具有高通量应用特性(103~106 droplets/min);最后,我们通过应用该系统对微量核酸进行qPCR扩增实验,发现该系统与传统qPCR实验相比具有扩增效率高(Ct值提前2~7个循环)、扩增极限低(10-8~10-3 ng/μL DNA模板浓度),扩增反应体系独立(液滴表面物理隔离)等优势,提供了一种基于微量核酸PCR扩增的解决方案,为原始样本含量较低的研究诸如单细胞基因组比较研究、宏基因组比较研究等研究领域提供了技术支持。