微载体是一类可为细胞培养、药物递送、信息编码等多种应用提供载体支持的微型化工具。与传统的应用模式相比,基于微载体的操作手段拥有诸多优势。例如,相比于传统的二维细胞平面培养,基于微载体的三维细胞培养能够更加真实地模拟细胞的体内生长环境,增强细胞与细胞之间以及细胞与环境之间的相互作用,促进细胞的大量增殖,并有助于在体外构建功能性三维组织结构;在药物递送方面,传统的口服、局部注射、静脉注射等方式往往存在副作用较大、血药浓度波动大、难以控制等局限性,而基于微载体的药物递送方式能够有效的降低药物的毒副作用、提高药物的利用率和稳定性、便于实现定向运输和可控释放,从而极大程度上地减轻病人的痛苦并节约药物资源;此外,在信息编码方面微载体同样拥有广阔的应用前景,由于微载体的流动性,基于微载体的信息编码方式表现出了使用灵活度高、检测灵敏度高、可重复性良好等特点,且能够实现多种生物分子的并行检测,另外,通过微载体的组合拼接等方式还能够得到形貌更加多元化的微载体,进一步加大编码量,从而扩展其应用范围。目前,有多种材料能够用于构建微载体,其中,水凝胶,尤其是天然来源的有机高分子水凝胶材料以其良好的生物相容性、对环境的敏感性、高度的可塑性、丰富的来源、及相对经济的价格等优势成为了构筑微载体的热门材料。蛋白质作为一种广泛存在的天然高分子,其独特的生物活性以及结构功能的多样性、可调性,使其在材料学领域备受关注。故而利用蛋白质构建水凝胶材料,具有较高的可行性和应用价值。基于此,本论文以蛋白类水凝胶为基质材料,通过微流控技术、微模塑技术、构建反蛋白石结构微载体模板等不同手段来制备微载体,并探究其在三维细胞培养、活性物质递送、信息编码、物品防伪及多元生物分析等方面的应用。具体研究内容如下:（1）以天然来源的鸡蛋白水凝胶为基质材料,摸索并优化材料的浓度配比,并对材料的生物相容性进行评价。设计并构建单乳液液滴微流控芯片,使用优化后的材料制备球型水凝胶微载体。探讨微流控参数对于微载体尺寸、形貌及单分散性的影响,同时探究不同干燥方式对微载体表面形貌的影响。该工作实现了天然来源蛋白水凝胶球型微载体的可控制备。（2）探究基于反蛋白石结构骨架的微载体的制备。其一,长程有序的反蛋白石结构微载体的制备,利用鸡蛋组分材料或甲基丙烯酰化明胶（Gel MA）对长程有序的二氧化硅胶体晶体微球模板进行复制,得到具有有序多孔微结构的微载体;其二,长程无序的反蛋白石结构微载体的制备,合成功能化多壳层二氧化硅纳米粒子,并通过喷射法使其形成具有无定形结构的微载体模板,而后通过基质材料对模板进行反复制得到具有长程无序多孔微结构的水凝胶微载体。该工作实现了对蛋白水凝胶微载体的微纳结构的调控。（3）设计并构建不同种类的动态微模塑装置,实现对胶体晶体微球或反蛋白石结构微球的一维线型或二维平面型拼接组装,以得到非球形微载体,这种组装方法可极大的扩展微载体的信息存储量/编码量。该工作开发了一种高通量的微载体的组装方式,实现了微载体形貌的多元化,且有利于进一步拓展微载体的应用范围。（4）以上述不同方法制备的蛋白类水凝胶微载体为工具,探究其在三维细胞培养、活性物质递送（包括单一药物分子递送、多种药物协同递送、以及氧气的递送）、信息编码、物品防伪及多元生物检测等生物医学领域中的应用情况,通过体外及体内实验对微载体的功能进行综合评价。该工作展现了蛋白水凝胶微载体在生物医学中的应用前景。