微流控芯片技術是瑞士科學家在20世紀90年代提出，該技術通過運用微機械加工技術將生物學和分析化學等領域中所涉及的樣品制備、分離、反應、檢測等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米的芯片上，通過微通道形成網絡，可控流體貫穿整個系統，用以取代常規生物或化學實驗室的各種各種功能，以其微型化、集成化、高通量、該精度的特征在眾多生命科學領域顯示出巨大的發展潛力和應用價值。

 濃度梯度微流控芯片與其他體外研究體系相比有許多獨特的優勢。首先濃度梯度微流控芯片可以形成精確的濃度梯度，且通過改變網絡通道的構型設計及初始液流的濃度和組合順序，可獲得一系列復雜的濃度梯度。這是其他系統難以達到的。其次，與傳統的研究體系相比，濃度梯度微流控芯片具有與體內微血管尺寸相近的微通道且采用灌流培養方式，更接近于體外復雜的微環境，能夠進行細胞的生長和分化、細胞趨化和胞內物質分析等，且在此微小尺寸通道中的流體具有層流特性，當兩種或更多種不同試劑流入同一通道后，各試劑流能夠保持自身的流型不變，而只在相與相的接觸界面上發生反應或分子擴散現象，具有較高的穩定性和重現性。最后根據濃度梯度微流芯片設計加工靈活的特點，可以實現多種單元操作技術在整體可控的微小平臺上靈活組合、規模集成如可以與電阻、電閥等其他模塊組合，以得到所需的任意的濃度梯度，而且所得的梯度具有實時可變性。

 濃度梯度微流控芯片能夠精確地控制化學引誘劑濃度梯度的形成和方向。許多的內因子信號，特別是和趨化相關的，通過有兩個進口的微流控網絡能夠在內環境中獲得濃度梯度。Jeon研究了在白細胞介素-8形成的梯度下主要中性粒細胞的遷移，并且這種連續流動的濃度梯度急劇下降的梯度空間里的不同的敏感度。Wang等運用集成細胞水平的濃度梯度微流控芯片研究了MDA-MB-231細胞沒有表現出趨化現象，但當它們暴露在不同的濃度梯度中時，表現出顯著的定向移動。

 在另一個中性粒細胞遷移的時間方面的探索中，Irimia等采用一種濃度梯度轉換芯片在研究中性粒細胞對時間依賴逐步升高，逐步降低的反應，以及白細胞介素-8濃度梯度反向后的反應。有趣的是，當濃度梯度逐漸降低到初始濃度一半時，作者觀察到了去極化后的復極化時期，由此揭示出以前沒被報道過的動力學。Mao等在濃度梯度微流控芯片中采用一個非常低的流速，量化了大腸桿菌的遷移。并成功地指出了野生型和趨化突變株針對幾種不同濃度梯度的反應特點，得出的結論符合菌株的已知特性。

 上述提及的獲得濃度梯度的方法都依靠液體在微流控芯片通道中持續的流動來保持。Walker等發現，盡管總的遷移距離并不被流速影響，但依賴一定的方法遷移的方向會隨著一定的流速流動的方向發生偏向。

 另一個令人關注的濃度梯度微流控芯片的應用是可溶性信號分子的擴散。還有幾種報道出來的方法是微流控芯片裝置中產生了濃度梯度但沒有液體的流動。濃度梯度微流控芯片設計靈活多樣，是一個非常大的進步，超過了依賴移液管的方法。然而濃度梯度微流控芯片的易操作性和其批量生產能力還需要改進提高。