近年来,Janus粒子在功能性材料研究领域中引起了广泛的关注。由于Janus粒子可将多种物理化学特性整合,因此其在催化、传感、生物医学、显示技术等多个领域中展现出了较均相粒子更为优越的性能。值得关注的是,人们还可以对Janus粒子的结构和功能进行灵活地调控,以满足多样化的应用需求。目前,Janus粒子的常规制备方法主要受到产物尺寸不均及形貌可控性差等问题的制约,而微流控液滴技术恰能为Janus粒子的高质量制备提供平台,以微液滴为模板制备的Janus粒子具有高度可控的尺寸与结构。本文围绕功能性Janus粒子的微流控制备方法及应用展开工作,发展了基于离心力、相分离及静电场的微流控方法,制备了多种以聚合物为基质的Janus粒子,所制备的粒子在生物分子传感检测、药物的负载及控制释放方面展现出了良好的应用前景。论文的第一章,概述了 Janus粒子在当前研究背景下被赋予的新内涵及分类,并对Janus粒子的微流控制备方法进行了综述;以Janus粒子在分析化学、生物医学、显示技术及界面稳定等领域的一些典型应用为例,揭示了其在多学科交叉领域中不可忽视的应用价值;最后,阐述了论文的研究目的及设计思想。论文的第二章,构建了一种基于离心微流控技术的Janus粒子制备方法,以高速旋转的离心芯片为制备平台,制备了海藻酸盐凝胶Janus微粒。实验中分别将伴刀豆球蛋白A-荧光葡聚糖结合体和γ-Fe2O3纳米粒子包覆于Janus微粒的两个半球区域中,实现了葡萄糖与胆固醇在同一微粒上的可视化检测。实验结果证实,以微粒作为传感手段可有效提高可视化检测的灵敏度和选择性,并实现了对人血清样品中葡萄糖和胆固醇的可视化传感。论文的第三章,基于微液滴中的相分离现象,利用流式聚焦芯片制备了聚合物-脂质Janus粒子。实验中将聚乳酸-羟基乙酸共聚物与氢化椰油酸甘油酯脂质混溶后制成微液滴,并由溶剂挥发引起液滴发生相分离,在界面张力的作用下形成Janus形貌,得到Janus粒子。由于其脂质半球可在生理温度的触发下发生由固体至液体的相变,因此脂质半球可用于药物的突释。将紫杉醇于制备时载入Janus微粒,观察到紫杉醇在两相中均有分布,可在体内产生阶段性释放效果;将紫杉醇、盐酸多柔比星共载于Janus微粒,观察到盐酸多柔比星选择性地分布于聚合物相,可实现不同药物的顺序释放。论文的第四章,以突破液滴模板法制备粒子尺寸的局限为出发点,设计了一种集成了微电极的电喷雾芯片,使液滴形成及其尺寸的电场调节一体化。这种微流控电喷雾体系对纯水、墨水、聚合物水溶液、有机溶液等多种流体均具有适用性。在1600 V的电压作用下,墨水Janus液滴直径可由135 μm降至3 μm。在1600 V电场中以聚乳酸-羟基乙酸共聚物的二甲基亚砜溶液作为分散相制备Janus液滴,经与纳米沉淀方法结合,可制得粒径为145 nm的Janus粒子。这些粒子在分子传感、细胞及组织的成像分析、药物的负载与输送等方面具有良好的应用前景。论文的第五章,对本文开展的微流控方法制备Janus粒子及其应用的研究工作进行了总结。