随着微流控芯片的发展,流体物理性质和引物浓度梯度分布的稳定控制得以实现,基于微流控系统的细胞趋化性量化研究可以在单个细胞的尺度上进行。然而,大多数的实验研究假设浓度场既不受细胞存在也不受细胞运动的影响。细胞感知浓度梯度具有高灵敏度,细胞的存在和运动会对其周围浓度梯度场造成较大影响,从而影响细胞的趋化运动,因而细胞对于浓度场的影响是值得讨论的。趋化因子梯度的直接可视化技术还处于早期阶段,无法实时观测到细胞周围的浓度梯度场,因而采用数值模拟方法研究细胞运动对其化学微环境的影响。本文分别运用动网格模型、动边界模型、多相流模型模拟了细胞平动、旋转和被动变形运动与其化学微环境的相互作用。考虑了贝克雷数、细胞的平移速度、二维模型与三维模型、细胞的旋转速度和方向、全粘附模型和无粘附模型、液滴模型和复合液滴模型、不同皮质张力等影响因素。结果如下:首先,实际趋化动力和趋化方向在细胞往预设趋化方向平移运动时变化较大,细胞的原地旋转则只对于趋化方向的影响较大,甚至细胞的不同旋转方向会导致相反的趋化反应。利用微通道设备的细胞趋化实验由于设备高度可低至一个细胞直径量级(细菌等较小的细胞除外),相关数值模拟通常使用二维模型。本文对具有圆形细胞的二维模型和具有球形细胞的三维模型进行了比较研究,结果表明,二维模型可以估计细胞的趋化运动趋势,但其放大了细胞的扰动影响,并且这种影响会分离到微环境中。因此,相比于三维模型,二维模型低估了细胞穿越交界面时感知到的趋化动力,且高估了细胞经过交界面和后到达引物高浓度区域时感知到的趋化力。接着,在实验测量得到的趋化系数基础上,模拟了中性粒细胞在微通道中与引物交互影响的趋化运动。结果显示趋化细胞持续朝上游方向θ=~9°运动。最后,考虑了细胞变形的影响。以白细胞各项物理属性作为参考,二维直通道中附着细胞的被动变形和翻滚运动显示,在壁面剪切力较大,为6dyn/cm~2时,细胞若在壁面附近或附着于壁面,其之后的一段运动轨迹仍将在壁面附近,此时如果壁面有相关的粘附因子,细胞表面或将容易形成连接,从而进入滚动、粘附环节。细胞膜皮质张力越小,细胞变形越大,细胞核的后置越少,对于趋化偏转角的影响较小,基本与预设趋化角相近,但是最大最小浓度值的后移意味着主动趋化变形可能倾向于下游部分先往趋化方向启动。这些工作有助于趋化实验定量研究和细胞趋化敏感性精确评估方法的发展。