补片在组织修复和再生中的广泛应用使其在临床医学中发挥着重要的作用。随着新兴的医疗保健系统的发展,传统的补片已经无法满足人类健康的需求。因此,多功能的补片应运而生,其中包括具有自粘附功能的补片、针对各种物理和生化信号具有传感功能的补片,具有反馈调节的受控药物释放的补片等。相较于传统补片,多功能补片在结构的组成或材料的选择上较为复杂和多样化,因此,开发这些具有复杂结构和材料多样性的多功能补片并探索它们在生物医学领域的应用具有十分重要的意义。大自然中的许多生物体为构建多功能的补片提供了重要的灵感,它们利用自身独特的微/纳米结构和化学组成赋予了其特殊的功能,例如视觉刺激表达、可逆的干/湿附着力、对振动的超敏感性和环境适应性等。随着仿生结构技术的进步,模仿生物体的特殊结构和功能构建的多功能补片已经取得了巨大的进步,这些基于仿生构建的多功能补片在组织工程、生物传感及信号监测领域具有十分广泛的应用。结构色是由周期性纳米结构与光相互作用而产生的颜色,广泛存在于自然界的动植物中,因其颜色鲜艳、耗散损失少、不易褪色等特点得到广泛研究,在信息传递、伪装等方面发挥作用,结构色水凝胶就是其中的重要应用之一。本论文将结构色水凝胶材料与补片材料相结合,设计并构建了多种仿生的多功能的结构色补片,并探索其在生物医学中的应用。具体研究内容如下:（1）以单分散二氧化硅纳米粒子为构筑单元,利用模板复制法,构建了两种具有不同性能的反蛋白石结构色水凝胶。借助构建的反蛋白石结构色水凝胶,向其孔洞中灌注具有不同功能性的填料,实现了三种仿生多功能结构色补片的构建,其中包括仿生的各向异性表面粘附性的结构色水凝胶补片、仿生的可拉伸的粘附性导电结构色水凝胶薄膜、仿生的双响应的石墨烯结构色水凝胶薄膜。（2）基于构建的仿生的各向异性表面粘附性的结构色水凝胶补片,在补片的正反两面分别进行细胞培养,以探索其各向异性的粘附性能;借助聚多巴胺优异的粘附性和自修复能力,探索了补片在猪心肌组织表面的粘附能力,并实现了图案化结构色补片的修复;基于反蛋白石结构水凝胶鲜艳的结构色,探究了补片结构色传感的功能;在以上研究的各种功能的基础上,探究补片在监测心脏跳动方面的应用潜力。（3）基于构建的仿生的可拉伸的粘附性导电结构色水凝胶薄膜,借助其优异的拉伸性能,研究其在形变下的可视化传感性能和导电性能;探究其粘附性及自修复性在图案修复中的应用;通过双信号的实时反馈来监测人体不同关节部位的运动行为,探究其在柔性导电器件中的应用前景。（4）基于构建的仿生的双响应的石墨烯结构色水凝胶薄膜,分别研究其在温度变化和近红外光照射情况下的光学及电学响应情况;借助石墨烯结构色水凝胶薄膜的近红外光响应性能,可实现智能防伪图标的构建;探究石墨烯掺杂的薄膜在电热转换中的应用;以制备的功能性薄膜为基底构建电子皮肤,并探究其在监测外界环境变化的应用。