尽管细胞生物学的知识一直在更新进步,但人们对细胞的整体结构和功能仍未完全了解,即便是自然界中最简单的活细胞,其结构和功能也极为复杂,而人造细胞的出现为细胞结构和功能的探索指引了新的方向。在过去的几十年里,人造细胞的研究在细胞生物学、分子生物学、超分子化学和生物医学等领域取得了令人瞩目的成就。由于磷脂组装体与细胞结构的相似性,聚合物载体本身的机械稳定性、化学多功能性和可生物降解性,将磷脂组装体和聚合物载体作为人造细胞模型在仿生领域的研究已日益成为人们关注的焦点。然而目前人造细胞的构建方法在很多方面还不够完善,与真实的生物细胞相比,人造细胞还过于简单,无法对复杂的细胞结构和功能进行模拟。另外,目前也鲜有研究细胞器之间相互作用的报道,且生理环境下人造细胞的应用和人造细胞与生物细胞的相互作用也有待探索。因此,针对这些问题,本文通过不同的方式构建了人造细胞并开展了系统的研究。以细胞膜的基本组分1,2-二油酰基磷脂酰胆碱（DOPC）为原料,利用点面电极产生的非均匀电场同时制备磷脂微管和巨型磷脂囊泡（giant unilamellar vesicle,GUV）。利用COMSOL软件分析了产生这种现象的潜在原因,电场产生的临界力Fc和流体场的侧向流动引起的牵引力F起主要作用,当Fc小于F时,形成磷脂微管;当Fc大于F时,则形成GUV。另外还从理论模拟上研究了电极间距对生成GUV和磷脂微管比率（GT ratio）的影响,并用实验进行了验证,结果显示电极间距越大,生成磷脂囊泡的比率越大。结合微接触剥离技术和电形成方法,利用点面电极与聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）印章可制备出附着于基底的GUV阵列。GUV的尺寸与剥离步骤所用的PDMS印章特征尺寸相近,通过PDMS印章的尺寸可以控制GUV阵列的尺寸,20、50和85μm的印章制备出的GUV直径分别为27.87±2.22μm、64.06±3.08μm和82.25±5.76μm。不同种类的单元磷脂或三元混合磷脂都可以制备GUV阵列,其中DOPC GUV阵列效果最好,可作为细胞模型进行后续研究。GUV阵列可作为封装DNA等生物分子、研究物质的跨膜运输和模拟细胞代谢的良好平台。GUV内羧基荧光素CF的扩散程度受蜂毒素浓度的影响,当蜂毒素浓度分别为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0μM时,CF的扩散系数（D）分别为0.37×10^-11、0.36×10^-11、0.54×10^-11、1.10×10^-11、1.74×10^-11、2.31×10^-11、3.62×10^-11 m²/s。将辣根过氧化物酶（HRP）负载于GUV阵列中被用于模拟细胞代谢,底物H₂O₂和o-PD成功地扩散至GUV内部发生反应,产生了荧光物质2,3-二氨基吩嗪（2,3-DAP）。受真核细胞区室化结构启发,基于海藻酸盐构建了同时含有载酶脂质体(L_Cat)和真实细胞核（pNuc）的多室人造细胞,其中pNuc来源于RAW 264.7细胞,可合成mRNA,而L_Cat可模拟细胞器,能够将过氧化氢（H₂O₂）转化为氧气和水。与不存在H₂O₂或不含L_Cat的人造细胞相比,含有天然pNuc和合成L_Cat的人造细胞在H₂O₂存在下可产生更多的mRNA,说明局部酶反应产生的O₂可促进mRNA的合成。这种含有天然和人工细胞器的新型人造细胞的设计为缺氧细胞模型的制备或无细胞的蛋白质合成提供了机会。利用微接触印刷（μCP）技术制备了P1粒子阵列,评价了人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和HepG2肝癌细胞在图案化基底上的黏附和增殖行为。HUVEC细胞在P1粒子阵列上的黏附取决于P1附着于基底的稳定性,若P1附着于基底的稳定性较弱,则HUVEC会取代P1黏附在整个基底并发生增殖,若P1附着于基底的稳定性足够强,细胞在无粒子存在的区域黏附;而HepG2肝癌细胞在P1阵列上没有空间选择性,48 h内细胞在此图案化基底上均匀黏附和增殖且不会破坏粒子阵列。利用层层组装技术,用聚合物涂层把葡萄糖氧化酶负载的脂质体(L_GOx)固定到SiO₂粒子上,构建出复杂的多室人造细胞,同样应用μCP技术制备人造细胞阵列,溶液中和阵列上人造细胞的活性直接取决于制备过程中组装L_GOx的用量。最后,将载酶人造细胞阵列与HepG2肝癌细胞共培养,由于在底物葡萄糖存在的情况下,局部产生的H₂O₂可杀死肝癌细胞,因此与在无酶阵列中黏附的细胞相比,载酶人造细胞阵列作用下的HepG2肝癌细胞表现出更高的细胞死亡率。该结果对复杂多室人造细胞的设计与构建提供了重要指导,在细胞治疗领域具有潜在的应用价值。