本实验构建了一个“三明治结构”芯片用于实现气液双重梯度下细胞的培养和烟气刺激研究。该芯片设计分为三层结构，上层为气体管道层，中间层为细胞培养孔阵列，下层为液体管道层。同时，上层气体管道与下层液体管道都可以形成梯度条件，能够实现双重梯度下对细胞的原位高通量检测。具体如下所述：

上层芯片为气体管道层。该层主要利用自由扩散在芯片层中形成气体梯度，并对中间层固定的细胞气体暴露。设计构想如图5.7所示中上层芯片所示。芯片一侧通气体A，以红色表示，另一侧通气体B，以白色表示；两路气体在中间管道中相互混合相互稀释，以形成气体梯度，如图中由红色到无色的变化趋势。同时上层芯片的气体管道与中间层细胞培养孔垂直对应，可使不同浓度梯度的气体暴露于细胞。

中间层芯片为细胞层孔阵列结构，设计构想如图5.7中中间层芯片所示，红色4×4孔阵列，即为细胞培养孔。中间层细胞培养孔与上、下层芯片管道垂直对应，能够实现不同条件下的细胞暴露，并可实现细胞的原位检测。

下层芯片为液体管道层。该层主要利用液体的自由扩散在芯片层中形成梯度，并对中间层固定的细胞进行液体暴露。设计构想如图5.7中下层芯片所示。芯片一侧为液体A，以蓝色表示，另一侧为液体B，以白色表示。两路液体在中间管道中相互混合相互稀释，以形成液体梯度，如图中由蓝色到无色的变化趋势。同时下层芯片的液体管道与中间层细胞培养孔垂直对应，可使不同浓度梯度的液体暴露于细胞。(www.daowen.com)

如图5.7所示右侧，为三层芯片依次贴合而形成的完整芯片结构。实验拟构建“三明治结构”芯片，同时实现气、液双重梯度条件下的细胞毒性和氧化应激损伤检测。

图5.7 芯片设计构想图