传统的细菌培养监测是在开放体系中进行的,对培养条件的控制有限,难以针对单个或少量细菌进行分析。随着培养技术的进步,在单细胞水平上进行细菌培养越来越受到重视,可以更直观地分析细菌行为。巨型磷脂囊泡由磷脂分子自组装而形成,可提供一个可控的空间受限的封闭空间,通过对磷脂双层膜进行修饰,可实现内外物质交换,因此囊泡可作为细菌的微培养室。巨型磷脂囊泡的内部空间是有限的,故细菌在其中的生长行为与开放体系会有所差异,且囊泡可以与外界进行物质的交换,可实现囊泡内反应的可控进行。本论文采用巨型磷脂囊泡封装细菌,探究了外部信号分子进入囊泡内,诱导大肠杆菌的蛋白质表达的现象。在囊泡内部实现了大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的增殖,利用数学模型对细菌在开放空间和囊泡内受限空间的增殖进行了对比。首先通过电形成法和乳液转移法,分别制备了可以封装营养物质和大肠杆菌的巨型磷脂囊泡。荧光显微镜结果显示,电形成法制备的内含细菌的囊泡外部杂质多,受培养基中盐离子影响较大。而乳液转移法得到的囊泡外部溶液中只存在少量细菌,受盐离子影响小,故采用乳液转移法进行包封。随后对制备条件进行了优化,探究了涡旋时间、离心速度对包封的影响,磷脂组分、基底修饰对囊泡稳定性的影响,以及菌液浓度和包封细菌个数之间的关系。结果表明,随涡旋时间增加,囊泡平均尺寸变小,分布更均匀;胆固醇掺杂的POPC和经过磷脂膜或牛血清蛋白修饰的载玻片基底有利于提高囊泡稳定性;菌液浓度越大,囊泡内包封的细菌个数越多。对包封细菌囊泡的物质交换特性进行了研究。在囊泡外溶液中加入蜂毒素,使其与磷脂膜结合形成蛋白质通道,再在外溶液加入诱导剂,使其通过扩散进入囊泡内部,诱导大肠杆菌表达绿色荧光蛋白,实现了囊泡内外可控的物质交换。在囊泡包封营养物质和细菌的基础上,使用四参数log-Logistic数学模型拟合了细菌在开放空间和受限空间内的生长曲线,通过分析发现在囊泡受限空间内,大肠杆菌经历的调整期比其在开放空间中经历的调整期短,生长速率比其在开放空间中慢。与开放空间相比,细菌在囊泡受限空间内增殖时,细菌更短小,不易形成长丝状。