微流体芯片是一类把生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成实现的装置。在过去的数十年,由于微流体芯片的微量液体可操控性好,因此在分析化学、生物传感、细胞培养和材料制备等领域得到了广泛的应用。然而,微流体芯片尚存在制造复杂耗时,流路结构与内部环境原位调控困难等问题。为了解决上述问题,在本文中,我们开发了一种基于“液体积木”策略的新型液相微流体芯片,通过在特定基板上原位的构建、连接和打断多种液滴“单元”,实现了复杂微流体芯片的快速制备与流路结构的原位编辑。在此基础上,我们还利用具有光活性的智能凝胶材料,实现了芯片内微环境力学性质与温度的原位、非侵入的实时调控和检测。具体研究内容如下:（1）提出了一种基于“液体积木”理念的微流体芯片构建方法,可快速构建出复杂的微流体芯片,并可实时修改芯片的流路结构。通过在特定的柱状阵列基板上形成稳定的液滴,并以拼装积木的方式直接连接大量液滴单元,可以构建出各种形状的流道,从而快速制备出具有二维（2D）或三维（3D）通道微流体芯片。同时,由于液体的可形变性,形成的流体通道可根据需要快速重构,以满足使用过程中的调整需求。研究了柱状阵列基板的参数如柱子直径、间距、材料表面能等对液滴单元和液体流道的影响,结合对水-油界面的力学分析,阐述了“液体积木”芯片的构建原理,并展示了该芯片在化学微反应器和器官芯片等方面的应用。（2）针对“液体积木”微流体芯片内微环境的力学性质难以原位调控的问题,提出了利用光来同步实现微环境参数调控和检测的方法。将香豆素基团、光子晶体和凝胶结合,制备了硬度可调节水凝胶细胞外支架材料。水凝胶硬度变化信息可以通过颜色变化显示。该支架实现了微流体芯片内微环境细胞外支架材料力学性质原位的、图案化光调节,以及力学参数的测量。研究了成纤维细胞在图案化支架上培养后的细胞的形态、分布和基底的硬度的关系。利用该方法可以在同一个显微镜视场下观察和记录细胞行为和硬度分布,使得细胞行为与基底性质的关系易于理解。（3）基于提出的“光调控-光检测”理念,开发了可对“液体积木”微流体芯片内微环境温度进行调控与检测的智能凝胶细胞支架。将近红外光吸收能力强的还原氧化石墨烯、温度响应性聚异丙基丙烯酰胺和光子晶体结合,制备了可通过近红外光照射控制温度,并以颜色变化将温度信息实时显示的智能凝胶。该水凝胶与“液体积木”芯片结合,在芯片中构建出了力学性质和温度可调可监测的凝胶单元,从而实现了微流体芯片系统性能的动态调节。