相对于传统的基于大量细胞的研究，单细胞水平的研究能够得到更加准确丰富的信息。单细胞水平的研究关系着人类对生命的最基本的理解，在生物学、医学、药学等领域有着重大的作用。为了研究单细胞，科学家通常利用各种手段将单细胞捕获在基底上，为此他们发展了微流控、细胞图案化或是微孔等捕获单细胞的方法并取得了较好的效果，但是它们也存在着一些缺点。为了克服现存方法中交叉污染，细胞长时间培养存活率低，难以进一步释放并操纵等问题，我们结合已有的单细胞捕获技术，利用响应型的生物相容的水凝胶将单细胞封存起来。它一方面能够将单细胞封存起来避免交叉污染，另一方面能利用水凝胶的响应性可控的释放细胞以进一步操纵细胞。另外，生物相容的水凝胶能够为细胞培养提供基础条件。针对以上目标，我们做了以下研究。首先，我们利用化学水凝胶-壳聚糖水凝胶制备了一个壳聚糖水凝胶门，它能够将单细胞有效的封存起来，并能够可控释放细胞。我们利用重力将单细胞捕获在聚二甲基硅氧烷(PDMS)微孔内。通过改变微孔尺寸、细胞密度等条件，得到了单细胞占有率为95%的单细胞阵列。我们在捕获有单细胞的微孔芯片上引入壳聚糖水凝胶的两种组分，形成的水凝胶像门一样将单细胞封存在微孔内。我们研究了用壳聚糖水凝胶门封存在微孔内的细胞培养24小时后的形态和存活率。我们引入氨基酸，将壳聚糖水凝胶转化为溶胶，打开水凝胶门，进而释放出细胞。其次，我们考虑到超分子水凝胶-DNA水凝胶相比于传统的化学水凝胶有着更好的通透性，制备了一个DNA水凝胶门，将其用于单细胞的封存、培养和释放。我们在捕获有单细胞的微孔芯片上，引入DNA水凝胶的两种组装单元，形成的DNA水凝胶门能够将单细胞封存起来。我们在DNA水凝胶组装单元的序列中引入了限制性酶切位点，因此DNA水凝胶能够在限制性内切酶的作用下转换为溶液状态并将微孔内的单细胞释放出来。我们研究发现DNA水凝胶门具有非常高的通透性，进而保证了其封存的细胞的高存活率。最后，我们将DNA水凝胶与微流控液滴技术结合，制备出微米级别的能够用于单细胞封存和释放的DNA微凝胶。我们设计并优化微流控芯片，使之能够用于制备微液滴，接着用海藻酸钠水凝胶做模型摸索形成微凝胶的条件，最终，通过调节微流体的速度制备直径在50-300μm的DNA微凝胶。