由于早期的药物开发是在活体动物或者人体器官生理或病理的研究基础上进行的,其高成本的研发过程使大量科研工作致力于构建体外生理替代模型,从而实现人体组织或者器官的主要功能。从早期用于蛋白质片段检测和多细胞共培养的微流体芯片到微组织或微器官系统,如肝细胞和肝内皮细胞的共培养系统,现有的模型已经扩展到微生理系统(microphysiological systems),未来的趋势是在药代动力学研究基础之上构建芯片人的模型。然而,目前在动力源的输出上还有很多问题需要解决,如何实现微组织或微器官芯片的闭环流量控制是一个亟待解决的技术难点,另一方面,如何与器官芯片有机结合在一起也是组织工程应用的科学问题。本文将针对一种自循环芯片的制备工艺及其在生物微肝模型上的应用进行研究。根据最新的交流电热流驱动模型的研究成果,本研究依托实验室现有高精度激光雕刻机加工平台实现了在ITO玻璃上最小线宽20μm的加工精度。在此基础上,本文设计了一款封闭式的具有自循环功能的电热流芯片。通过Comsol软件进行多物理场耦合得出速度场和温度场仿真分布的结果,记录下对应理论最佳的电压和频率的驱动参数,为实际的平台搭建提供了有价值的参考。本文自行设计的极简电极加工工艺,并将其与微纳米技术的有机结合,构建了具有替代肝小叶模块的片上自循环芯片。本文将培养了1.5天、2.5天、3.5天HepG2肝细胞和HUVECs内皮细胞的培养液进行了芯片上的灌注,分别测量了它们的电导率及不同电压和频率下流速的变化情况,同时对肝小叶模块区域进行了实时温度监控,得出了可以保证基本10nL/天的动态培养并且获得了适宜细胞生长的实际输入参数。为了构建更加具有仿生学意义的微肝模型,本文通过细胞的自动沉降特性制作了一款具有两层结构的肝小叶模型,HUVECs内皮细胞紧紧贴附在混有HepG2肝细胞的Ⅰ型鼠尾胶原肝板上。分别测量了肝小叶模型在静态和动态培养下的细胞活性及白蛋白和尿素的代谢情况。为了实现模型在药物代谢场景下的应用,本文使用同样的标准测试了药物APAP对模型的毒性影响,验证了该模型具备肝脏的基本代谢功能。