能源问题越来越严峻,氢气作为一种高效清洁的能源越来越受到人们的关注。生物制氢能耗低污染少且原料可再生,具备其它制氢方法无可比拟的优点。生物制氢目前存在的主要问题是技术不成熟,尚不能实现长时间产氢,对生物依赖性大。受天然细胞启发,课题利用细胞膜最为重要的性质——分隔实现高效的酶催化反应,选定蛋白质胶囊这种仿生细胞膜结构构筑微反应器。通过高效酶促反应构建厌氧微环境,激活小球藻体内氢化酶活性,实现微室内小球藻产氢功能。首先,在牛血清白蛋白（BSA）分子上修饰足量氨基,可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）合成聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）,再将二者耦合合成了两亲性生物大分子BSA-NH2/PNIPAAm。然后,利用基元在油水界面的自组装构筑蛋白质胶囊。选择适当小球藻浓度可以兼顾小球藻的封装以及转移水相的效率。最后,通过胶囊内漆酶催化外加底物单宁酸建立厌氧微环境激活氢化酶产氢。经过异硫氰酸酯（FITC）荧光标记底物单宁酸,确定酶促反应的主要发生位点位于蛋白质胶囊膜上。底物单宁酸的吸附作用一方面增强了膜结构的材料性能,使得两周后仍可以观察到完好的膜结构;另一方面,使胶囊变得致密,有利于维持隔室内的微环境。在构建的微反应器内,小球藻不仅可以受到蛋白质胶囊的保护,还可以在微室外较高的溶解氧浓度下实现产氢功能。体系中小球藻前期的产氢效率为0.234μmol/（h·mg）,高于自然界中观察到的瞬时氢气产率,且生物制氢可以持续25 d。在改变小球藻生理功能的同时,最大限度维持了其原有的正常生命活动——在胶囊内进行分裂增殖,一周内平均每个胶囊内小球藻数目增长了两个。对小球藻增殖数目少的现象进行了探究,发现小球藻在经历转移水相等过程,自身受到一定胁迫,通过后期在胶囊中的培养,小球藻产氢潜力经历了先恢复后增强的阶段。在减少胁迫的尝试中,在小球藻表面增设聚多巴胺保护层,使一周氢气产量提升到包覆前的1.46倍。