药物、生物细胞等生物材料的包封在生物医学等领域得到了广泛的应用,目标是在保持其缓释特性的同时实现高效的封装。随着人们对具有良好包封效果的微囊需求量越来越大,微囊制备新技术的开发已成为一个重要的研究目标。其中,利用凝胶化技术与微滴喷射制造技术相结合,将细胞、药物等生物材料包裹在一个小型化的三维凝胶之内是一个较有前景的研发方向。微滴喷射制造技术是一种非接触式的微量样本施加技术。以压电陶瓷驱动为代表的传统微滴喷射方式是通过挤压储液腔内液体获得微滴,通常产生微滴的直径大于喷嘴的直径。减小微滴尺寸最直接的方式是减小喷嘴的尺寸。然而随着喷嘴尺寸的减小,产生微滴所需要的驱动力急剧增大;而且在液体粘度较高、或者含有颗粒物时,喷嘴极易发生堵塞。电流体动力学(Electrohydrodynamic,EHD)技术通过静电力将液体从喷口“拉出”,形成泰勒锥(Taylor Cone)的方法形成小于喷口直径的微滴。近年来,作为EHD技术的延伸,一种新型的微滴喷射技术——同轴电流体动力学(Coaxial Electrohydrodynamic)微滴喷射技术引起了研究者们的注意。与传统技术不同,同轴EHD微滴喷射技术是指当两种液体以适当的流速(通常外流速远大于内流速)从同轴的针头喷口挤出,通过在同轴喷嘴和收集板之间施加高压,利用电场力“拉伸”液体形成泰勒锥,泰勒锥断裂,形成具有内外结构的微滴。该技术不仅继承了传统单轴EHD方法能够喷射出远小于喷嘴直径的液滴、有助于在提高打印分辨率的同时缓解喷嘴堵塞的风险的优点,而且当其应用于生物医学领域时,更易将细胞等有效成分包裹在微囊中心位置,实现高包裹成功率的单分散微囊制备,因此本文将针对于这种技术进行研究。本文设计并搭建了一套基于同轴EHD原理的微囊制备装置。它包括供液系统、同轴喷嘴、收集电极、高压电源和拍摄系统五部分。壳材和芯材分别采用海藻酸钠溶液和RPMI-1640细胞培养基。利用LED照明和高速CMOS相机对微滴喷射过程进行图像采集,并利用Matlab对其进行了图像处理,通过分析弯液面轴向长度随时间变化的曲线,判断微滴喷射状态及其稳定性。探究了电压、流速、喷口-收集极板距离对微滴产生频率和尺寸的影响。制备的微滴在收集电极中与氯化钙溶液发生反应,产生具有内外层结构的海藻酸钙微囊,细胞包埋在微囊内的内层RPMI-1640细胞培养基中,更有利于其保持活性。实验中,将经荧光染色的淋巴细胞混入RPMI-1640细胞培养基中。荧光成像显示细胞被有效包裹。并用荧光素钠对RPMI-1640进行染色,表明该微囊的外壳具有很高的透水性,初步验证了微囊后续用于干细胞治疗应用的可能性。为进一步制备尺寸更小的微滴、提高喷射频率,本文提出了三种可能的优化改进方案。通过降低海藻酸钠溶液浓度、缩小喷口外径提升了喷射频率。提出了一种基于脉冲供液的按需同轴EHD微滴产生装置的设计方案。