液滴微流控技术能够在微通道内实现液滴生成,精准控制生成液滴的尺寸以及生成频率。结合芯片结构设计和外部控制条件,可以对液滴进行多样化的操控,以满足不同研究和应用场景需求。在生物医学领域,液滴具有广泛的应用价值,可以视为一个独立的微反应器,具有微纳尺度体积,容易高通量操作,非常适用于大样本下的生化检测和分析。材料科学及应用研究一直以来都是生物医学领域中的一个重点方向。例如,基于生物相容性材料,高敏感性生物传感材料等的微纳结构在载药及传感分析等研究中受到越来越广泛的关注。但是,基于不同材料的生物医学微纳结构的制备往往是限制其应用的难点。众所周知,生物安全性是生物医学材料应用的首要前提,但传统微纳结构的制备方法往往会引入化学试剂,虽然后期可以对制备产物进行无毒化处理,但仍然很难保证无害化要求。同时,这些额外的操作也会大大增加工作量和制备成本。对于传感检测应用而言,精细组装微尺度的大量敏感单元对制备方法也提出了很高要求。作为一种新兴的微流控操作方法,液滴微流控技术可以作为一个实用、高效的技术平台用于功能微结构的制备,在相关研究中逐渐展现出巨大的应用潜力。本文使用液滴微流控技术作为操控反应液体组分,构建功能微结构的一种方法。通过微流控芯片操作平台、控制方法设计,分别研究了可用作药物载体的聚乙烯醇微球和用于生物传感分析的4-氰基-4’-戊基联苯（4-Cyano-4’-npentylbiphenyl,5CB）液晶液滴传感阵列的制备。针对不同材料特性和应用需求,探索、优化了液滴（阵列）操作方法。在此基础上,开展了相关应用研究,如实验分析了液晶液滴阵列在不同控制条件下的检测能力。具体研究内容如下:（1）根据微流控液滴操控原理设计用于功能微结构制备的芯片平台。分析了微通道中液滴生成和操控过程中涉及的动力学问题,使用仿真软件对液滴制备可能使用的不同微流控通道网络结构进行分析研究。针对液滴生成及操控的微流控芯片平台,以常用的基于SU-8的光刻方法为基础,设计微流控芯片结构,开展相应硅片模板、聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）结构的加工,最终键合形成完整实验芯片结构。（2）基于Y型结构的微流控液滴生成芯片,开展聚乙烯醇（polyvinyl alcohol,PVA）液滴的制备和微球凝胶化研究。探究了不同芯片结构,进样流量等条件下生成液滴的差异,得到优化的液滴制备方案。研究如何使制备得到的液滴形成功能化微结构,使用物理交联方法对生成聚乙烯醇液滴进行固化,既和液滴的微流控制备方法相匹配,又可以在不引入化学试剂的情况下得到聚乙烯醇凝胶微球。研究分析了聚乙烯醇液滴的物理交联机制,结果表明,适当增加物理交联次数可以提高凝胶强度。（3）利用微流控液滴形成方法构建基于液晶液滴微结构的传感阵列。在十字聚焦微通道结构的微流控芯片上实现了聚乙烯醇/十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）液晶液滴的制备和固定。在液滴制备研究中发现,PVA的加入可以大大提高生成液晶液滴的稳定性。通过对芯片微流控通道结构和控制过程的设计,可以在集成芯片上完成液晶液滴的生成、阵列化固定以及生物传感检测等几个相对独立的过程。在液晶液滴阵列中,通入不同浓度的两种胆汁酸成分（胆酸（cholic acid,CA）和脱氧胆酸（deoxycholic acid,DCA））,得到了液晶液滴阵列对两种胆汁酸的检测极限浓度分别为10μM（CA）和1μM（DCA）。通过自定义阵列的响应时间,得到两种胆汁酸成分不同检测极限浓度下的阵列响应时间分别为200.7 s（CA）和144.9 s（DCA）。（4）针对微流控液滴芯片上形成的液晶液滴固定阵列,开展了传感分析的电调控研究。在传感阵列中,引入电场作为调控条件对液晶液滴阵列的检测能力进行优化。针对液晶液滴阵列的电场加载,测试分析了两种氧化铟锡（indium tin oxide,ITO）玻璃微电极制备效果。研究中,选择液晶液滴的逃逸构象作为电信号调控的结果构象并用于测试分析,得到了较优的电信号幅值和频率组合。选择50 KHz,9Vp～p的频率及幅值作为调控参数,可以得到更好的胆汁酸检测效果,其中CA的检测极限浓度从10μM下降到3μM,DCA从1μM下降到0.1μM,对应的响应时间也有所减少,分别从200.7 s减少到53.6 s（CA）,从144.9 s减少到29.7 s（DCA）,提高了阵列的检测能力。通过微流控液滴形成与操控方法的结合,实现了可以作为药物载体的PVA微球以及可用于生物传感阵列分析的液晶液滴的构建,表明微流控液滴技术在功能微结构的制备及应用中有巨大潜力。