干細(xì)胞以其多潛能性和自我更新能力成為人類早期胚胎研究、干細(xì)胞治療和組織工程修復(fù)中的主要細(xì)胞來源和種子細(xì)胞。但傳統(tǒng)細(xì)胞研究方法難以提供干細(xì)胞生長和分化所需的復(fù)雜多層次的微環(huán)境，使研究結(jié)果與體內(nèi)真實(shí)情況相差甚遠(yuǎn)，盡可能模擬和精確調(diào)控干細(xì)胞培養(yǎng)微環(huán)境，進(jìn)而控制干細(xì)胞自我更新或分化命運(yùn)，成為干細(xì)胞研究的難點(diǎn)。微流控芯片可以更真實(shí)地模擬干細(xì)胞小生境（niche）；實(shí)時可控的對單個干細(xì)胞加載剪切力和生長因子；其透明的裝置可對細(xì)胞行為進(jìn)行跟蹤觀察等研究細(xì)胞微環(huán)境中占有優(yōu)勢，從而受到越來越多干細(xì)胞研究者的關(guān)注。

微流控芯片細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室是把細(xì)胞操作及控制等部件集成或基本集成到一塊幾平方厘米的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)常規(guī)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室各種功能的一種科學(xué)技術(shù)平臺。微型化的細(xì)胞培養(yǎng)平臺提供了一種類似基于活體組織尺度觀察細(xì)胞行為的方法，并且在細(xì)胞研究中微流控芯片可以模擬人體內(nèi)脈管系統(tǒng)，給細(xì)胞施加剪切力和輸送培養(yǎng)基、氧氣、緩沖液等，并輸出代謝廢物，控制細(xì)胞微環(huán)境的生理生化條件，可分離及計(jì)數(shù)細(xì)胞，在單個細(xì)胞尺度進(jìn)行分析，提供3D培養(yǎng)環(huán)境；并可進(jìn)一步整合入一系列的微元件（微泵、微閥、微注射器等），在微通道內(nèi)進(jìn)行樣品混合，緩沖液更新和細(xì)胞接種、轉(zhuǎn)移、分離、計(jì)數(shù)等級聯(lián)事件。

 目前干細(xì)胞研究非常多，然而對干細(xì)胞生長或分化的微環(huán)境精確描述卻鮮有相關(guān)資料，并且現(xiàn)有研究多集中于生理學(xué)方面微環(huán)境模擬研究，對干細(xì)胞微環(huán)境中機(jī)械物理因素模擬調(diào)控研究較少，并且研究方法多具有低通量，較差空間和時間控制性，且實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較差等缺陷。

微流控芯片在干細(xì)胞研究中的優(yōu)勢：（1）體型較小，具有制作成本低，可重復(fù)性強(qiáng)；（2）降低反應(yīng)分析時間；（3）減少昂貴實(shí)驗(yàn)材料貴的干細(xì)胞）和分析試劑（各種生長因子）的用量；（4）減少可能造成傷害的副產(chǎn)物；（5）可以在同一芯片上進(jìn)行復(fù)雜的多重分析；（6）微流控芯片中流動多為層流，因?yàn)闆]有紊流，流動間的混合只有擴(kuò)散或施加外部因素混合，使分子濃度在時間和空間上分析和微通道內(nèi)的流動狀況分析變得很簡單。在細(xì)胞研究中微流

微流控芯片除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，由于其通道有數(shù)十到數(shù)百微米，而且細(xì)胞尺寸相當(dāng)、高表面積與體積比便于細(xì)胞吸收排泄代謝廢物，可長時間培養(yǎng)；并且微流控芯片可通過微通道中的持續(xù)或間歇的流動產(chǎn)生不同的剪切力，微流控芯片還可以模擬體內(nèi)3D環(huán)境培養(yǎng)。

微流控芯片解決了干細(xì)胞微環(huán)境研究中各種因子對干細(xì)胞增殖和分化影響的工具問題，通過對干細(xì)胞微環(huán)境中各種因素（各種可溶性生化因子的分布特性、胞外基質(zhì)的特性、各種力場分布等）盡可能的模擬和精確的調(diào)控，得出干細(xì)胞生長分化的各種條件，為干細(xì)胞研究提供重要必需的資料。并且微流控PDMS芯片還具有透明可實(shí)時檢測細(xì)胞形態(tài)優(yōu)點(diǎn)，為研究干細(xì)胞分化過程中各種形態(tài)提供重要依據(jù)。另有很多為滿足各種細(xì)胞研究和藥物篩選等需要的各種不同微流控裝置也不斷被開發(fā)出來，甚至MichaelSchuler曾提出“芯片動物”的概念，想利用微流控芯片技術(shù)重塑一個體外動物生理模型。