在生命系统中,驱动蛋白等生物微米马达能够将水解ATP所产生的能量转化成其自身的动能,从而实现在细胞内部对于物质的输运。受此启发,人们发展出来了与生物微米马达类似的人工微米机械。它们依靠化学燃料中的化学能或者是外场(磁场、电场等)的能量实现自身运动。这种能够自主运动的微米马达在药物输运、离子检测、微流控等方面有潜在的应用前景。人工微米机械分为两种,其中微米马达是指自身能够运动的器件,而微米泵指的是能够驱动周围流体运动的器件。然而,由于受到构造方法的限制,很难对人工微米机械的形状和尺寸进行调控,这就阻碍了人们研究人工纳米机械的运动行为与其尺寸和形状的关系。另外,人们还没有发展出具有刺激响应性的人工微米马达和微米泵。基于以上科学问题,本论文以PDMS为模板合成了具有多种形状和尺寸的聚己内酯微米结构,并将其用于人工微米马达的研究。另外我们还以水凝胶为基础构造了具有刺激响应性质的人工微米马达和微米泵。一、基于PDMS模板技术合成形状可控的高分子人工微米马达我们先用基于PDMS模板的改进的微转移成型技术合成各种形状和尺寸的实心PCL-Pt微米马达。Pt纳米粒子在PCL一侧催化过氧化氢产生氧气气泡,驱动马达自主运动。另外,各种功能性材料(如罗丹明荧光染料和磁响应四氧化三铁粒子)可通过包覆的方法引入到在PCL的微结构当中,从而使得到的人工微米马达具有多种功能,包括荧光,磁场控制等。我们还发现微米马达的形状和尺寸会影响其运动行为。在此基础上,我们通过在PDMS模板上引入PVA牺牲层的方法构造了空心的杯子状和凳子状微米结构。通过在杯子结构的底部引入Pt纳米粒子,可以实现其在溶液中的自主运动。更重要的是,在不对人工微米马达和微球进行任何表面修饰的情况下,依靠空腔就可以在磁场的作用下捕获、运输和释放聚己内酯微球。另外,凳子状微米结构对微球的运输还具有一定的尺寸选择性。因此,我们相信这种方法可以应用于多功能人工微米马达的构造。二、刺激性响应水凝胶人工微米马达和微米泵的制备通过在水凝胶里包覆Triton X-100两亲性表面活性剂的方法,我们合成了具备热响应性的聚异丙基丙烯酰胺水凝胶马达和具备酸响应性的聚丙烯酸纳水凝胶马达。在外界刺激(热、酸)下,水凝胶交联网络发生变化,里面的表面活性剂会释放出来,降低局部表面张力,基于马拉高尼效应推动了水凝胶马达的自主运动。之后,我们还构造了一系列基于水凝胶的微米泵:酸碱响应微泵,钙离子响应微泵、酶释放微泵和表面活性剂释放微泵。这些马达和微泵构造起来十分简单,材料易得,水凝胶还具备很好地生物兼容性,相信其在检测、微流控、药物释放等领域会有很大的发展前景。