微胶囊是通过成膜物质将囊内空间与囊外空间隔离开以形成特定几何结构的材料，其内部可以是填充的，也可以是中空的。微胶囊技术在现代科技与日常生活中有重要应用，如药物、染料、纳米微粒和活细胞等都可被包埋形成具有多种不同功能的微胶囊。模板组装制备结构与性能可控的微胶囊是近年（1998年）发展起来的新技术，是超分子科学在化学与材料科学前沿领域研究与应用的一个典型范例。该技术的最初模型是以胶体颗粒为模板，通过聚电解质层层（LBL）组装后去除模板，得到几何结构均匀的聚合物微胶囊。其尺度通常在纳米～微米间，壁厚在纳米级（5～50nm），形状由模板决定。与传统的制备微胶囊的技术相比，该技术允许对囊壁组成和结构进行精确的控制与调整，从而调控微胶囊的各种性能和功能。这一方面克服了传统微胶囊在形状、大小和壁厚方面分散性大、微胶囊易聚集的缺点，另一方面易通过环境改变和引入功能性物质来调控微胶囊的各种性质，实现微胶囊的功能化；其几何结构的均匀性为阐明微胶囊的基本化学与物理性能提供了极大方便。由此制备的微胶囊可以认为是一个三维器件：从物理上说它是一个受限空间，能产生特殊的效应与功能；从化学上说它是一个微反应器，会引导特异的反应与机理；从生物上说它是一个最简单的细胞模拟物，也就是智能体系。

层层组装法制备微胶囊示意图

　　本课题组以微胶囊在生物医学领域的应用为潜在目标，重点解决模板组装微胶囊在制备、结构、性能、功能与应用中的基础科学和技术问题，在超分子层状组装微胶囊的基础研究和应用基础研究方面开展了系统性工作。
　　我们优化制备条件获得了完好率达90％以上的微胶囊，保证了后续研究的顺利开展。在获得完好微胶囊基础上，针对微胶囊在生物医学应用过程中可能遇到的环境影响，研究了多层膜结构及微胶囊的力学性能，及其对温度和离子强度的响应性能。首次建立了外加渗透压法测定微胶囊囊壁材料的机械强度的方法，首次给出了聚电解质超薄膜的弹性模量；发现了微胶囊的热致收缩、膨胀性能；通过改变微胶囊的组成、交联等方式，对微胶囊的稳定性、形态结构和机械力学性能等进行了调控。

外加渗透压法测定微胶囊力学性能

　　微胶囊的性能取决于其化学与物理结构，新组装驱动力以及新制备方法是赋予微胶囊新性能与功能的重要渠道。区别于传统的静电和氢键组装，发展了基于新驱动力或新方法的微胶囊制备技术。这些技术赋予了微胶囊高稳定性、智能响应性能和结构易调控性能，某些方法更适于批量制备微胶囊，具有更强的实用价值。
　　微胶囊的选择性定位在药物的靶向传递、组织工程等领域具有十分重要的意义。我们结合微接触印刷术，以及静电和生物识别作用，制备了高质量的微胶囊图案，进一步获得了具有光电功能的微胶囊阵列。

内部含有荧光纳米粒子的微胶囊阵列

　　微胶囊的一个最重要应用领域是作为药物传递的载体。如何将需要的功能物质选择性地高效包埋到中空微胶囊中并保持其活性，是实现微胶囊应用的一个重要前提。针对现有包埋方法的局限性，首次发现与发展了自沉积技术和电荷调控包埋技术。利用这些技术，将多种水溶性物质如蛋白、酶、维生素、纳米微粒及各种药物自发包埋在微胶囊内；包埋的物质能够以可控的速率释放。包埋的酶显示出更好的耐温性能、耐溶剂性能和存贮性能；包埋的抗癌药物比自由的药物有更好的体内外杀死肿瘤细胞和肿瘤的作用，有力地促进了层状组装微胶囊的在生物医用领域的发展，展示了其良好的应用前景。 

具有电荷控制渗透行为的微胶囊

微囊化抗癌药物有效抑制肿瘤的生长