随着癌症治疗的不断发展,药物开发领域也得到了迅速发展,它有效帮助人类预防感染、治疗疾病。传统药物筛选主要通过多孔板、培养皿等进行,然而,这些方式无法重建复杂的生理病理环境,动物实验在预测候选药物的毒性以及临床疗效方面也存在成本高、耗时等一系列缺点。微流控芯片装置以其成本低、效率高、高通量等特点在药物筛选方面显示出优势。本研究设计了多重浓度梯度微流控芯片装置,并进行了计算机理论模拟和荧光试验验证,保证了装置的可行性,之后基于微流控装置将两种癌细胞（人乳腺癌细胞MCF-7和人肝癌细胞Hep G2）和抗癌药物（紫杉醇、顺铂、5-氟尿嘧啶）相结合,进行平面培养条件和单细胞水平上的抗癌药物筛选,主要试验结果如下:1.运用软件Auto-CAD设计双重浓度梯度发生器装置和三重浓度梯度发生器装置,通过流体力学模型（CFD）进行理论浓度模拟计算,证明了浓度梯度梯度发生器在宽流速范围内（10-50μL/min）保持稳定有效的线性浓度。2.对所制备的微流控装置进行了不同流速条件下的荧光试验,并对其混合情况、浓度分布及稳定情况等进行了分析,证明制备的芯片装置满足研究不同剂量的候选药物对癌细胞的作用。3.使用纤维连接蛋白对芯片内的微室进行修饰,使其有利于细胞贴壁生长,之后将MCF-7细胞和Hep G2细胞引入微室内,待细胞正常贴壁、生长状态良好时,持续灌注含有不同剂量抗癌药物的DMEM培养基,使其与微室内的细胞实现共孵育,最后采用AO/PI荧光双染法对微室中的细胞进行活力分析,证明了两种癌细胞对抗癌药物呈现出一定的剂量依赖性,同时也证明了该装置是一种简单可靠的药物筛选平台。4.根据浓度梯度发生器形成的不同药物的浓度梯度,使用传统的培养瓶培养法和多孔板培养法进行细胞培养并与含有不同剂量药物的DMEM培养基共孵育,之后进行细胞活力鉴定,最后将微流控芯片法与传统方法进行比较,试验结果表明两种方法获得的细胞活力呈良好的线性关系,进一步说明了该装置可用于进行细胞耐药性试验研究。5.通过设计微流控芯片装置,实现单细胞捕获培养,之后结合三重浓度梯度装置研究不同剂量的5-FU和DDP在单一或者组合条件下对MCF-7细胞和Hep G2细胞的作用效果。试验结果证明,两种抗癌药物均可有效抑制癌细胞的生长,且组合作用时效果更佳。6.在相同的药物刺激条件下,进行了平面细胞培养和单细胞水平培养,对药物刺激后的单细胞和平面细胞的活力进行了分析评估,结果表明,相同作用条件下,单细胞水平上的细胞活力要低于平面培养的细胞,这说明平面培养的细胞之间存在细胞互作,具有群体效应,能够在一定程度上抑制抗癌药物对细胞的作用效果,这掩盖了细胞的异质性,单细胞水平上的细胞不受细胞互作的影响,能够更加真实有效地进行细胞的药敏性试验。本试验设计的微流控芯片装置能够产生可控、精确和稳定的多重浓度梯度,实现同时评估不同药物对两种癌细胞的个体效应,这有利于大规模定量和准确地评估最佳药物浓度。此外,利用微流控芯片实现了在单细胞水平上研究不同剂量的抗癌药物对癌细胞的敏感性,能够有效筛选单药化疗方案和联合治疗方案。