近年来，由于便携式设备的发展。人们更注重电子设备的灵活性。特别是在互联网时代引发的可穿戴设备浪潮中，人们期待着柔性电子设备。基于上述，蛋白质材料不仅非常柔软，而且具有良好的生物相容性。因此，基于蛋白质材料的电子设备自然成为研究的热点。另一方面，人们希望将电子设备植入动物体内，可以进行传感和处理信息。因此，具有生物相容性的光学或电子芯片受到研究人员的青睐。

自1911年人类首次成功地使用蜘蛛丝诱导细胞排出以来，这种诱导细胞分裂和生长的方法被称为细胞图案化。细胞图案化技术作为一种简单的模拟实验手段，具有简化实验系统和模拟三维细胞环境两个优点。因此，细胞图案化得到了广泛的应用，许多成果已经商业化。例如，组织工程、药物筛选、创伤治疗等领域。

近年来，由于人类在生物健康领域上的迫切需求，使得人类对于天然的生物大分子材料（例如蛋白质、糖类、多肽、核糖核酸、纤维素等）关注度越来越高，人类希望通过对天然大分子材料经过无化学修饰，最大限度的减小工艺流程与复杂度，保留天然大分子材料的环境友好型的特性，进而利用无修饰的天然大分子材料进行功能化器件的研究。另一方面，人们也在致力于直接利用生物大分子材料的本征固有性质，如机械、电学、光学性能等等，从而制备生物聚合物基材料与器件。例如，人们利用脱氧核糖核酸的碱基对互补特性，制备的高灵敏度的传感器，可以用于重金属离子的检测传感；利用蛋白质材料对于环境的响应特性，制备了可以用于监测温度、湿度和 PH 值变化的传感器；利用纤维素的机械特性制备了光波导类器件。

实现蛋白基的材料化-器件化-功能化的手段有：

1、基于飞秒激光直写技术制备蛋白质基光波导

利用飞秒激光直写技术在蛋白质基材料上加工波导类器件，并进行通光测试，证明蛋白质材料可以制备波导类器件。而后证明，制备得到的波导类器件，器件表面形貌良好，并进行波导器件的通光测试。

2、基于紫外光刻平板印刷技术制备蛋白质材料薄膜

自行搭建紫外光刻系统，利用紫外光刻平板印刷技术制备蛋白质薄膜。利用掩膜版制备蛋白质基周期性微纳条纹器件，并将其进行光栅测试，证明周期性微纳条纹的形貌和条纹质量是否可以被用作微纳光栅器件。而后，利用周期性条纹作为基底，与细胞进行共培养，证明周期性条纹可以诱导细胞生长或排布，从而实现细胞图案化。这一工作主要是将蛋白质水凝胶材料通过紫外光刻从材料实现器件化。

3、基于紫外光刻技术实现碳点-蛋白质功能化器件制备

利用前文中搭建的紫外光刻系统，将碳点-蛋白质混合材料混合成复合水凝胶材料，而后制备得到混合材料薄膜。并将混合材料薄膜用于可见光催化功能化探索。