新型微流控技术实现细胞负载微凝胶的按需生成与捕获
2025-06-21 15:05:43 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

昆士兰大学开发的微流控平台（UQ-Surf）每分钟可以产生数千个微液滴，每个微滴都是一个独立的温度响应研究环境，可用于探索组织工程和细胞疗法。

微凝胶是一种具有三维网状结构的交联水凝胶颗粒，尺寸通常在1～1000 µm之间。近年，微凝胶作为一种多功能平台，在生物医学领域，特别是在组织工程和再生医学方面，受到了广泛关注。与传统的块体水凝胶相比，微凝胶具有独特的优势，包括更高的表面积体积比，以及由于尺寸显著缩小而减少的物质扩散。这些特性通过促进更有效的营养和废物交换，增强了细胞的生长和迁移。此外，它们良好的注射性和较大的表面积改善了细胞间和细胞基质间的相互作用。这些微尺度的凝胶颗粒紧密地模拟了细胞外基质（ECM），为细胞培养和组织发育提供了理想的3D微环境。包封活细胞的微凝胶已被广泛探索用于细胞治疗、口服给药、组织再生和体外组织建模。

目前，已开发出多种制备微凝胶的方法，包括乳化法、光刻法、静电喷雾技术、离心法、气体剪切法以及微流控技术。在这些方法中，基于液滴的微流控技术凭借能够精确控制微凝胶的尺寸、形态和单分散性，生产高度单分散的微凝胶，而受到特别关注。此外，微流控技术能够对包封过程进行更好的控制，并已被证明可以提高包封细胞的活力。

据麦姆斯咨询介绍，昆士兰大学澳大利亚生物工程与纳米技术研究所（AIBN）的Ruirui Qiao博士及其团队获得了一项新型微流控工具的专利，该微流控工具可以产生“智能”微凝胶液滴，用于探索再生药物。该研究成果已经发表于Advanced Materials Interfaces期刊。

研究人员开发了一种新型热响应性氟表面活性剂，通过简单的温度调节实现微流控液滴的按需破乳。利用该团队最近构建的基于可逆加成-裂解链转移（RAFT）聚合的合成方法，研究人员合成了含有热响应性嵌段N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）的全氟聚醚（PFPEs），通过控制单体组成以实现所需要的较低临界溶解温度（LCST）特性。

利用热响应性氟表面活性剂进行细胞负载微凝胶的生成和捕获，展示了氟表面活性剂在其LCST以上的热响应行为。

PFPE-NIPAM表面活性剂的微调LCST能够实现微凝胶界面亲疏水性的温度依赖性控制。甲基丙烯酸明胶（GelMA）聚合物为在微流控系统中构建定制的细胞微环境提供了一个坚固且通用的平台。这些细胞负载微凝胶的制备涉及两个主要阶段：通过微流控芯片中的乳化对细胞悬液进行初始分区，随后通过紫外交联形成稳定的微凝胶结构。在低温下（≈25 ℃），表面活性剂稳定油包水液滴，而在更高的温度下（37 ℃），它们可以使液滴失稳，从而实现细胞负载微凝胶的高效和按需破乳。

微流控液滴生成及尺寸分布分析