文献综述（或调研报告）：
自然界中存在着许多螺旋结构，例如DNA的双螺旋结构、植物的螺旋形器官、甚至于某些细菌的螺旋形运动等等。螺旋结构具有特殊的生物学含义。在遗传学方面，DNA的双螺旋结构的发现使人们对于遗传规律有了新的认识，这种螺旋结构有助于保护遗传信息不被破坏，并且能够尽可能的缩小遗传物质在细胞中的所占比重，使其处于较为稳定的状态。神经系统中的螺旋结构，有助于神经信息的传导，这种螺旋向上的传递方式，有助于神经信息的正确传递。肽链经过螺旋、折叠等方式构成蛋白质的二级结构。蛋白质的二级结构在经过两次螺旋形成三维空间上的蛋白质最终形貌，为蛋白质与许多物质发生反应提供更大的接触面积。而植物利用其螺旋形状的器官使其能够充分地发生光合作用，最大程度的利用光合作用的产物进行自身生长。螺旋结构无处不在，人们大多认为是自然选择的结果，接受这个事实，却很少深入地在生物层面模拟这样的结构。此外，最新研究发现，细菌的躯体部分在游动过程中沿着不稳定的、螺旋式的轨迹行进，看起来就像它在沿着一个看不见螺旋管道运动。因此希望能够通过制备出这样螺旋结构的海藻酸钙纤维，从而进一步了解这种螺旋结构存在的意义。
海藻酸盐凝胶在生物医学和工业界的应用越来越广泛，包括组织工程、药物输送、食品行业、织物印花以及纸张的印刷等。尤其是当被做成纤维时，这种天然来源的凝胶在创伤处理工业中显示出一些优势。首先，这种天然的多聚物是无毒的，可以被安全地用在创伤表面和伤口深部。其次，海藻酸盐材料在干燥的状态下可被用来吸收伤口的液体，在水凝胶的状态下可以提供水分给干燥的伤口。这样，创伤面就可以保持在一个湿润（但不潮湿）的状态，这是对伤口愈合最适宜的状态。海藻酸盐凝胶有很多其他方面的用途，例如神经再生和组织支架。
而纤维这种材料具有易弯曲的特点，可以将其折叠、卷曲、捆绑或是编织，将其外貌进行一系列的改变，从而制备多种功能性三维物件的制备，同样可以用于体外三维组织的创建，比如模拟人体中血管、肌纤维、神经束、肝索结构等。然而，植物或动物组织中的纤维结构往往具有微观尺度上的组成或者拓扑结构的差异，因此制备这些线性组织及具有类似微观结构的多组分纤维对于调控细胞的生长分化十分重要。再者，在实际应用方面，不溶于水的海藻酸钙纤维被置于可以接触到伤口渗出液的地方，作为止血剂的钙离子在和体液中的钠离子进行离子交换时被释放，从而起到止血的功效。海藻酸盐纤维如果能够处理成多种组分，并且每种组分有不同的机械强度，则这些纤维能够分别针对特定的伤口处理问题。
从传统角度讲，这些水凝胶纤维可以通过纺丝的过程来生成，即将海藻酸钠溶液通过喷丝头的小孔挤入凝胶收集池中。当池中有合适的化学试剂（如钙离子或其他二价阳离子）时，能与海藻酸钠高分子链交联进而形成凝胶态，或者当海藻酸钠在有机溶剂（如丙酮）中无法溶解时，纤维就能够形成。生成的纤维直径一般在几十至几百微米。除此之外，静电纺丝技术已经被用来生成各种多聚物纤维，他们的尺寸可以达到亚微米级。较稀薄的多聚物纤维可以形成性能更佳的织物，并且可以显著提高织物的强度因为在稀释的过程中，高分子链相互之间沿着轴线的对齐性更好。然而，用这种方法将功能性的材料（例如生物细胞）封装在纤维内却很困难，因为静电纺丝的过程一般要求同种多聚物溶液，并且其所需的高压电场可能会对细胞造成损伤。
基于水动力学的作用，微流体技术已经可以用来制备不同尺寸的多种微粒（包括水凝胶颗粒）。同样地，可以用此法来制备海藻酸盐凝胶纤维，并且可以调节内外两相溶液的流速。微流体创造了一条通向功能性材料的科研及工程领域的途径。微流控是一种将少量的液体约束在小的横截面尺寸的微通道中，并对其进行精确控制及操作的技术。因为这一特点，微流控被认为有希望连续制备功能性的微纤维。已有一系列的研究表明了使用单个或多个组分或结构的同轴聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道制备微纤维的可行性。这些系统打破了与常规方法的联系。
海藻酸钙作为一种稳定的材料被用于生物医学领域中。近来，海藻酸钙已经在组织工程、细胞培养和药物输送方面得到了广泛的应用。它具有许多优良性质例如其细胞毒性较低、无免疫原性、可被生物降解并且在适宜的条件下可以被加工成形。
Su-Jung Shin等人研究出一种可以连续制备海藻酸钠纤维的与天然蜘蛛相似的微流体技术平台。同样的，利用这些装置能够连续性地制备纤维具有纤维材料的可控性、制备过程简单，以及载入生物功能性材料比较容易的优势。在具体的制备过程中，同样使用海藻酸钠溶液和氯化钙溶液这两相溶液。将每2克的海藻酸钠粉末溶于98克的去离子水中，氯化钙溶液的浓度为784mM。外相的氯化钙溶液主要发挥以下两方面的作用：（1）Ca2 在扩散的过程中将海藻酸钠固化，（2）氯化钙可以发挥润滑剂的作用，即将生成的固态纤维挤出关口以防止堵塞。装置的出口管比较长（3cm），从而可以为海藻酸钠和Ca2 提供足够的反应时间。最后制备出的纤维的尺寸随着两相溶液流速的改变而改变。另外，文章中还对纤维的应用价值进行了讨论，例如对把有治疗功效的材料装载于纤维上的能力进行了评价。
复杂结构的高分子微米/纳米纤维（例如中空结构、微型条带等）正因其多方面的应用前景而受到广泛的关注，例如可以将其用于催化剂、细胞培养支架、微反应器、药物控释、组织工程以及吸附剂材料等等。在此种纤维的简易快速制备方面，与原位光聚合、固体凝胶反应、自组装和溶剂交换等过程相结合的微流体系统最近显示出了重要的前景。
Yao Cheng等人提供了一种新的制备具有组分结构多样特点的海藻酸盐微纤维的方法。文献中提出了一系列新型毛细管微流控装置，它们可一步连续制备微纤维。在制备过程中，将一定浓度的海藻酸钠溶液与氯化钙溶液同时注入毛细管中，利用这些流体具有较低的雷诺数的特点，它们在微通道中能够形成层流状态，并且只在相邻流层中缓慢混合。因此，所获得的微纤维与注入的流体具有相同结构。而制备具有均质结构的微纤维以及具有多组分隔室结构或者核壳结构的微纤维可以通过改变毛细管的架构来实现。此外，还研究了这些特殊形貌的纤维在组织工程应用上潜在应用。通过在纤维中培养HepG2细胞和NIH 3T3细胞两周，观察其生长状况与形貌发现，包封的细胞存活率较高，并且能够在纤维中得到较为均匀的分散，最终形成细胞球聚体，利用特定的酶可将这些细胞球聚体选择性地从海藻酸钙中释放出来。结果表明，这类纤维能够给细胞提供一种三维生长的环境，并且提供了一种新的制备细胞球聚体的方法。这种多功能的纤维能够调控细胞在空间上的封装，也同样可以构建自然组织中的类似纤维状的组织。
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