蛋白是生命活动的主要承担者,在生物体的生长发育过程中发挥着极其重要的作用。蛋白质种类繁多,不同种类的蛋白在生物体内的含量通常呈动态平衡。当生物体某些部位发生病变时,就会造成部分蛋白含量的异常变化。因此,对这些含量异常变化的蛋白进行检测,可以实现对疾病的早期诊断,有助于减轻病患的痛苦和经济负担,具有巨大的应用价值。另外,生物体中许多生命活动依赖于酶催化,而绝大多数酶是蛋白构成的。在发生病变时,酶的催化效率也会受到影响,从而引起生物体健康的进一步恶化。胶体晶体水凝胶微球是一种以胶体晶体微球为模板制备的反蛋白石结构水凝胶,具有密度小、比表面积大、内部结构贯穿等特点。更重要的是,胶体晶体水凝胶微球内部的结构高度有序,可以产生光子禁带,使微球显示出相应的结构色,从而用于编码。这种结构色编码相对于传统的荧光编码不会发生淬灭,具有更好的稳定性,在生物医学领域具有广泛的应用价值。本论文以胶体晶体水凝胶微球作为编码载体,对其进行蛋白功能化处理,以开发其生物应用。具体研究内容如下:(1)基于微流控单乳液体系制备二氧化硅胶体晶体微球,并以之为模板制备分子印迹胶体晶体水凝胶微球。摸索水凝胶中交联剂和致孔剂的含量与比例、干扰蛋白的影响、不同糖蛋白的响应性等,实现了对印迹糖蛋白分子的高特异性、高灵敏度检测,并用于实际样品分析。(2)以二氧化硅胶体晶体微球为模板,以丙烯酰胺作为单体,甲叉双丙烯酰胺作为交联剂,制备反蛋白石胶体晶体水凝胶微球。将所得的水凝胶微球在碱性条件下催化水解,可以使微球上羧基化,经活化后可通过化学交联将酶固定在微球上。对固定的酶的活力进行检测,可以发现水凝胶微球在催化中表现出了良好的高效性、稳定性和重复性,证明水凝胶微球作为酶载体的可行性。(3)将固定有酶的水凝胶微球分散在羧甲基纤维素钠溶液中作为内相,以海藻酸钠溶液作为外相,利用微流控电喷装置制备酶串联反应微胶囊。不同颜色的水凝胶微球固定不同的酶,这些酶可以对底物进行串联催化,从而实现对细胞或细胞器功能的模拟,为器官芯片的构建、研究和应用提供一个新的途径。