细胞是生物体结构和功能的基本单元,蕴藏了所有生命行为的奥秘。细胞研究是生命科学研究的基础,是现代生命科学发展的重要支柱。微流控芯片技术在有关细胞的研究中发挥了越来越重要的作用。借助于这种技术,我们不仅可以进行高通量的单细胞流式分析,还可以通过细胞捕获的方式实现对细胞的长期监测。电学方法作为一种经典的微流控集成手段,在细胞控制与分析中具有极大的实用性。然而目前在普通实验室中,限于微加工技术水平,在微通道、微电极制作和芯片集成等方面仍存在难题,对于在微流控芯片上开展细胞研究尤其是单细胞研究尚有许多困难。本文试图以细胞为研究对象,通过建立一种实用性和兼容性更强的芯片集成微电极制作方法,构建新型微流控平台,利用电学控制和传感的方式,完成对细胞特别是单细胞的有效控制和快速分析；另外,我们试图通过常规的芯片加工手段完成对少量细胞甚至是单细胞的在线捕获,旨在进一步集成电化学手段实现对细胞的实时监测,并拓展普通实验室中对细胞的研究手段和相关应用领域。基于此,结合研究组在细胞图案化及微流控芯片加工等领域的研究基础,本论文开展了以下工作：1.提出了一种简易的、以空气等离子体处理实现微接触剥离和微接触印刷的薄膜转移方法,用于构建金膜微图案和微电极。我们利用化学镀金方法取代传统的金属蒸镀和溅射,在平整及具有凹凸图案的PDMS薄片上均可构建出优良的金膜；同时我们采用空气等离子体技术处理取代繁琐的自组装层预修饰步骤,对金膜及PDMS表面进行活化处理,再通过微接触转移将金膜剥离或印刷至平整PDMS基底得到规整精细的微型图案。化学镀金膜及转移金膜均光滑导电,且都具有良好的电化学性质和相似的亲疏水性质,因此通过这种方式,不仅可在弹性PDMS材料表面得到较大面积的导电金膜微图案,同时还可通过图案控制形成阵列或独立的平面金膜微带电极。以上优势使其在微流控集成、生化研究及微电子技术中具有很大的应用前景。基于金膜表面优良的界面性质,我们构建了一种细胞图案化芯片；同时,利用其良好导电性,我们制作出叉指图案作为阵列电极对活细胞实施了介电电泳操控,获得良好结果。2.建立了一种在微流控芯片上进行流式细胞无标记计数和分辨的方法。本方法采用新颖的双层通道和集成电极设计,通过对微通道中流动单细胞的电阻和电容同时测量的方式,实现了对细胞的计数、细胞大小及状态的分辨。双层通道系由一个宽而浅的上通道准确覆盖在一个深且窄的下通道而构成,在双层通道两侧构造两个相对的微带传感电极,并由Keithley测量系统对流过细胞进行测量,实现细胞的计数、大小和状态的区分。实验结果表明,该方法可准确地用于HL-60和SMMC-7721两种细胞的实时分辨。同时,基于所测得的电容及电阻变化,SMMC-7721细胞的正常、凋亡及坏死三种状态均可得到快速、有效的区分。本方法有望成为一种对细胞进行进一步分选和实时状态监测的实用方法。3.建立了三种基于流体动力学原理的微流控细胞捕获方法。我们通过打印模板通道方法构建PDMS交叉通道陷阱,即利用打印的浅通道与刻蚀的深通道垂直交叉形成连接,实现了微通道中细胞的定位和可控捕集；利用常规芯片加工手段制作微通道,通过通道边缘交错对准后定位集成形成微狭缝,采用这种微通道结构成功实现了以前只有采用精细微加工方式构建的微结构才能实现的对单细胞的捕获；采用PVA溶液蒸干成膜法固定普通的碳纤维形成阳模模板,以此制作了只有几个微米的微通道,实现了膜片钳式的单细胞捕获。在此基础上,我们对其进一步的应用进行了初步研究和设计。这些方法简便、快速,为进一步进行微流控单细胞研究奠定了基础,同时为普通实验室开展微流控芯片上的细胞研究提供了有效手段。