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

微流控芯片細胞實驗室是把細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，由微通道形成網絡，以可控流體貫穿整個系統，用以實現常規細胞實驗室各種功能的一種科學技術平臺。微型化的細胞培養平臺提供了一種類似基于活體組織尺度觀察細胞行為的方法，并且在細胞研究中微流控芯片可以模擬人體內脈管系統，給細胞施加剪切力和輸送培養基、氧氣、緩沖液等，并輸出代謝廢物，控制細胞微環境的生理生化條件，可分離及計數細胞，在單個細胞尺度進行分析，提供3D培養環境；并可進一步整合入一系列的微元件（微泵、微閥、微注射器等），在微通道內進行樣品混合，緩沖液更新和細胞接種、轉移、分離、計數等級聯事件。

 目前干細胞研究非常多，然而對干細胞生長或分化的微環境精確描述卻鮮有相關資料，并且現有研究多集中于生理學方面微環境模擬研究，對干細胞微環境中機械物理因素模擬調控研究較少，并且研究方法多具有低通量，較差空間和時間控制性，且實驗重復性較差等缺陷。

微流控芯片在干細胞研究中的優勢：（1）體型較小，具有制作成本低，可重復性強；（2）降低反應分析時間；（3）減少昂貴實驗材料貴的干細胞）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物；（5）可以在同一芯片上進行復雜的多重分析；（6）微流控芯片中流動多為層流，因為沒有紊流，流動間的混合只有擴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的流動狀況分析變得很簡單。在細胞研究中微流

微流控芯片除具有上述優點外，由于其通道有數十到數百微米，而且細胞尺寸相當、高表面積與體積比便于細胞吸收排泄代謝廢物，可長時間培養；并且微流控芯片可通過微通道中的持續或間歇的流動產生不同的剪切力，微流控芯片還可以模擬體內3D環境培養。

微流控芯片解決了干細胞微環境研究中各種因子對干細胞增殖和分化影響的工具問題，通過對干細胞微環境中各種因素（各種可溶性生化因子的分布特性、胞外基質的特性、各種力場分布等）盡可能的模擬和精確的調控，得出干細胞生長分化的各種條件，為干細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時檢測細胞形態優點，為研究干細胞分化過程中各種形態提供重要依據。另有很多為滿足各種細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重塑一個體外動物生理模型。