微流控技术是一门在物理、化学、工程学、微加工与生物技术等基础上发展起来的在微米级结构中操控微尺度液体的科学与技术,在微混合、微分离、微反应和微检测等领域迅猛发展。由于其对微尺度流体精确的操纵、处理与控制特性,近年来微流控技术在制备功能化和结构化的微载体材料方面,突显了传统制备技术无法比拟的优越性。所制备的微载体材料有望在基因测序、液相芯片、药物筛选和缓释以及细胞培养等领域有着重要应用,并推动生物医学技术的发展。因此,本论文以微流控技术为技术手段,设计并制备功能性生物载体,开发其在生物医学中的应用,具体研究内容如下：(1)设计并搭建协流式单乳液玻璃毛细管微流控装置,利用该装置生成单分散的二氧化硅乳液液滴,通过固化、清洗和煅烧,将乳液液滴转化为二氧化硅胶体晶体微球；通过水凝胶将量子点均匀地固定在微球内部,以胶体晶体微球的反射光谱和量子点的荧光光谱作为双重编码元素,从而制备了量子点胶体晶体复合编码微球载体；通过引入多种发射波长及荧光强度的量子点,增大了编码载体的编码量；探讨了复合微球作为生物分子的编码载体在生物检测中应用的可行性以及检测结果的可靠性。(2)利用二氧化硅胶体纳米粒子之间的静电排斥作用,将其分散在水凝胶单体溶液中,使其自主装成非密堆积型胶体晶体前聚体溶液；改变协流式单乳液玻璃毛细管微流控装置中出口通道的形貌和尺寸,调节合适的流速,前聚体溶液在出口通道中被挤压成具有一定形貌的非球型液滴；紫外光在线聚合,固定了液滴的形貌,进而得到了一系列具有结构色的棒状、饼状和立方体状凝胶微粒；通过煅烧非密堆积的非球型凝胶微粒,实现了密堆积非球型胶体晶体微粒的制备；研究了不同形貌微粒的光学特性；以胶体晶体微粒的形貌和反射光谱作为双重编码元素,提高了编码的稳定性和准确性,检验了其在多元分析中应用的可行性。(3)设计并搭建了具有可扩展微流通道结构的玻璃毛细管微流控装置,利用海藻酸钠溶液和氯化钙溶液在协流通道口处快速的海藻酸钙微纤维凝胶化反应,实现了一系列仿生多组分微纤维的制备,包括多组分微纤维、多通道中空微纤维、多核壳中空微纤维和多组分中空微纤维；研究了流速、通道尺寸和溶液的浓度对纤维结构和尺寸的影响；将细胞混合在海藻酸钠溶液中,制备了仿生血管状细胞负载纤维,研究了细胞在纤维中的生长情况和生理活性,证明了该纤维在细胞三维共培养和仿生血管构建系统中应用的可行性,实现了人造血管模型的初步构建,为今后开展血管等组织或者器官的体外模拟和研究奠定了基础。