作为一种广泛应用于临床诊断和生物医学检测的有效手段,生物芯片由于其小型化、高自动化、高通量以及对各种生物活性分子或物质如DNA、蛋白质、细胞、组织的广泛适用性等优点,已经逐步发展成为生物医学、化学和材料科学等多个学科交叉的热点研究领域。传统的二维（2D）芯片通常建立在玻片、硅片等平面基底上,面临着探针负载量低、灵敏度不高等缺点。与无机基材相比,聚合物基材具有加工性能良好、功能化修饰手段多样、质轻等特点,在制备具有高探针负载量、高灵敏度的三维（3D）生物芯片方面具有独特优势和广阔的发展前景。本文以光致表面改性后的环烯烃共聚物（COC）薄膜为聚合物基材,分别在其表面完成了反应性聚合物微球和功能化中空二氧化硅（SiO2）粒子的单层沉积固定,实现了聚合物基三维蛋白质微阵列芯片的可控制备,并最终成功验证了微阵列芯片高灵敏度的特异性免疫分析功能。本论文的主要研究内容及成果如下:1.开发了一种在改性COC薄膜表面单层沉积聚苯乙烯/马来酸酐（PSM）共聚物微球并制备三维蛋白质微阵列芯片的新方法。首先,利用紫外光辐照引发甲基丙烯酸缩水甘油酯和交联剂在COC薄膜表面的交联接枝聚合,引入含有环氧基团的凝胶网络层,然后进一步与1,3-丙二胺进行氨基化反应,引入表面氨基基团。交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）凝胶层在COC薄膜表面的接枝密度可高达55.75μg/cm~2,改性后COC水接触角（WCA）可从93°降低至32°。通过自稳定沉淀聚合制备了粒径为350 nm、460 nm和630 nm的PSM微球,并利用尖端导流法和氨基与酸酐基团的高反应活性实现了PSM微球在氨基化COC表面的单层共价结合。研究了沉积不同粒径PSM微球的改性COC的表面粗糙度和透光性能。发现460 nm PSM微球改性后的COC基材表面的平均粗糙度从1.4nm提高到了37.1 nm,而其透光率仍可保留至少63%以上（波长555 nm和647 nm）。利用改性COC表面的酸酐基团与免疫球蛋白（IgG）共价结合制备了三维蛋白质微阵列芯片（COC-PSM-IgG）,IgG的固定效率最高为75.6%,且最高固定密度可达0.255μg/cm~2。基于酸酐基团的高反应活性,首次采用气态乙二胺对COC-PSM-IgG微阵列进行了快速封闭。免疫分析实验结果表明,此聚合物基三维蛋白质芯片实现了对目标蛋白质的特异性识别,并且其线性可检测范围为6.25 ng/mL-250 ng/mL,最低检测极限（LOD）为8.87 ng/mL。2.开发了一种在改性COC薄膜表面单层沉积中空SiO2纳米粒子（HSNs）并进一步功能化后用于制备高比表面积三维蛋白质微阵列芯片的新方法。首先,利用紫外光引发接枝聚合在空白COC基材上引入聚（3-（三甲氧基硅基）甲基丙烯酸丙酯）（PTMSPMA）聚合物刷。接枝改性的COC薄膜的WCA从93°降低至67.4°,PTMSPMA刷接枝密度最高可达25.221μg/cm~2,通过XPS和WCA表征证实了PTMSPMA刷的硅氧烷基团具有自缩合活性,可用于共价偶联HSNs。引入单层HSNs几乎没有对COC薄膜良好的光学性能造成影响（透光度＞90%）,但将空白COC基材的平均粗糙度从1.4 nm显著增大到50.3 nm。通过硅烷偶联反应进一步实现了HSNs表面的环氧功能化修饰。在此三维基底上通过喷点制备了免疫球蛋白（IgG）可微阵列,IgG的最高固定效率可达75.2%,高于同等条件下环氧化处理后的二维平面玻片对IgG的固定效率（57.4%）。当IgG的浓度为160μg/mL时,其固定化密度达1.236μg/cm~2。蛋白质免疫分析实验结果表明,此三维微阵列芯片的线性可检测范围为1 ng/mL-100 ng/mL,LOD为1.06 ng/mL。