生物体中活性物质(如生长因子或酶)具有特定的时空分布特征(时空分布或时空图案)。这些活性物质主导了生物形态形成的过程。认识这些形态形成的规律,有助于理解生物体多样外形的起源。这对于组织工程、胚胎工程和医药领域也具有重大意义。因此,有必要探究活性物质时空分布的规律。本文针对以上问题,利用微流控技术在明胶水凝胶(GelMA)中建立了化学梯度图案;同时也探究了引入β-环糊精修饰聚丙烯酸(pAA-CD)物理凝胶后化学梯度图案形成的过程。文章对比了两种不同化学梯度图案的特征,总结了超分子作用在图案形成中的作用规律。实验也构建了几种具备不同边界条件的微流控装置,随后实验观察了图案形成的过程,并总结了其中的规律。首先,实验设计了一种制备微流控装置的简易方案,为后续的实验提供必要的基础平台。实验利用微流控装置观察了自由扩散下形成的化学梯度图案;同时在水凝胶体系中引入了pAA-CD物理凝胶,作为超分子作用位点的载体。比较两者形成的图案,发现超分子作用不仅扩展了图案的时间尺度,也促成了有序结构的形成。理论探讨表明,超分子作用在这个过程中引入了一个非线性的因素;而这一非线性因素促成了有序结构的形成。实验建立了两种具有不同边界条件的化学梯度图案形成体系。在这些体系中,中心区域(三角形和正方形)作为图案形成的区域;在中心区域的若干顶点(三角形为三个顶点,正方形为四个顶点)上设置扩散入口。实验观察到中心区域出现了三菱形和十字形的边缘。对于这种三菱形和十字形的结构,在植物Podophyllum emodi的子房中也出现了这种结构。这表明,实验建立的图案形成体系重构了自然界中存在的一些特殊现象。同时,理论计算也揭示了这些特殊边界条件下化学梯度图案形成的机理。