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细胞水平的药物筛选因更接近于生理条件,准确率高,干扰因素少,已成为药物筛选的主流手段。应用于药物筛选的微流控芯片实验室可将多种单元技术灵活组合和规模集成,与传统的多孔板技术相比,省去了配制和分配不同浓度药物溶液的繁冗操作,大大简化了细胞进样、诱导、标记和洗涤等操作过程,显著降低了细胞和试剂耗量,具有较为明显的优势。本文着重研究应用于药物筛选的高集成度的微流控器件,主要研究内容如下：提出并设计了一种垂直灌流式的多层细胞培养器件,该器件集成了基于连续稀释原理的浓度梯度发生器(CGG)、采用垂直灌流培养方式的细胞微培养单元和气动微阀单元。主要针对CGG的理论分析、设计计算及仿真模拟,对细胞培养腔的结构设计、流体剪切应力模拟、细胞分布及拦截状态模拟,对微阀薄膜研究及气体控制回路设计等内容进行了详细研究,确定了多层器件的整体结构。利用SU-8胶的软光刻技术和硅片的深刻蚀技术制作了图形复制精度较高的模具。经疏水化处理后,模具与PDMS芯片很容易剥离。采用模塑法制备各层PDMS芯片,经多次试验研究,获得厚度为100μm以下的微阀薄膜的制作参数及剥离方法。借助于对准支架,实现多层器件简便快速的对准。最终按设计要求以氧等离子体键合法制得键合强度较高的多层器件。利用激光诱导荧光检测方法进行了浓度梯度表征实验,结果表明：该线性CGG所产生的浓度梯度值的线性回归相关系数R=0.9959,与理论值的相对误差小于10%。在制作的多层PDMS器件中成功培养了人体肺腺癌耐药株细胞A549/DDP,将CGG产生的5种不同浓度的顺铂溶液,即抗癌药物溶液垂直灌流至微培养腔,在其诱导下,细胞表现出不同活性。结果表明：该多层器件可以给细胞提供良好稳定的生存环境,顺铂可以诱导A549/DDP细胞凋亡,其效果具有浓度依赖性。