作为一门涉及多学科、多交叉领域的新兴科学技术,微流控技术在近些年得到了快速发展。微流控芯片研究平台具有样品消耗量少、操作简便、自动化与集成化程度高、反应时间短、分析灵敏度高等诸多优势。因为微流控管道的结构尺寸与各类细胞器、真核或原核细胞、细胞群的尺寸大小相似,所以越来越多的研究人员使用微流控技术进行生物学领域的研究。利用微流控技术,可以实现在微米尺度上的时间和空间控制,进而在微流控芯片上进行从溶液到粒子、从细胞到组织各水平的基础研究。本研究以微流控技术为基础,结合声流体技术以及气动阀门技术,分别构建了声流体混合芯片和集成式微流控芯片,并将其成功应用于实现芯片内溶液的快速混合以及类肝组织模型构建。相比于其他声流体混合器件以及体外肝组织模型,该声流体混合器具有连续、稳定、可重复使用的优势,所制备的肝组织模型具有更复杂的三维组织形态以及生理特性。本研究为芯片上分子间相互作用研究以及肝组织工程研究提供新思路。本论文具体研究结果如下:1.本研究设计并制备了一种基于微针的声流体原位混合装置。该声流体装置由两个压电换能器和一个微流控芯片组成。压电换能器能够在电信号作用下,产生声波并作用于芯片中的微针结构,使得微针结构周围产生局部涡旋流,用于管道中溶液的混合。试验中探究了微针结构、压电换能器的驱动频率、驱动电压以及管道中溶液的流速对混合效果的影响,并通过量化计算验证了上述不同条件对溶液混合的影响,得到了具有最佳混合效果的混合条件,并实现了毫秒级快速混合。然后,利用荧光素混合试验以及荧光素猝灭试验,证明该声流体混合装置在原位混合以及化学反应应用方面具有连续（100 min连续试验）、稳定（200次重复试验、以及温度稳定）、可重复使用（22天重复使用）等优异性能。下一步,通过改进芯片结构设计并制备了具有在线浓度控制功能的升级型声流体混合器,并对其混合效果进行了验证。最后,对管道中层流模式下酶促反应的产物生成模式进行了模拟以及验证,提出了适用于酶反应速率评估的计算方法,并进行了酶促反应分析,为分析化学以及生物化学进行分子间相互作用研究提供了方便完整的微流体分析平台。2.本研究设计并制备了集成式微流控芯片,用于类肝组织结构单元构建。该集成式微流控芯片由四层组成,从上至下分别是流动层、控制层、支持层和载玻片层。利用控制层中设计的内层图案化阀门与外层图案化阀门之间的相互作用,进行模拟肝小叶结构仿生制备类肝组织结构单元。试验中探究了阀门压力对内层图案化阀门与外层图案化阀门工作效果的影响,得到了用于独立控制两组阀门的最适工作压力,且阀门之间独立运行没有影响。随后探究了芯片管道修饰在类肝组织结构单元构建以及回收过程中的作用,结果表明利用明胶修饰的芯片管道,可以实现不同细胞的图案化分布,以及芯片上类肝组织结构单元的构建以及回收,且所制备的类肝组织结构单元细胞活力良好,从形态学和生理学角度模拟了体内肝脏的组织微结构。最后利用层层堆叠的方法对类肝组织结构单元进行立体组装,得到了具有复杂三维结构的类肝组织块。所制备的类肝组织块具有良好的细胞活力,且与体内肝组织形态相似,说明类肝组织块具有体外重构肝脏形貌与功能的潜力,为再生医学以及个性化医疗领域中,体外肝组织工程研究提供了新思路与新方法。