上交崔文國同濟蔡明：用於細胞和藥物輸送的可注射微流體水凝膠微球

【科研摘要】

微流體水凝膠微球已在廣泛的行業和應用中進行了廣泛的研究，並且其在醫療領域（包括控制細胞和藥物遞送）的使用正在增加。

這些材料的常規設計旨在將細胞和/或藥物有效且智慧地封裝在微球中，在該微球中，功能和特徵得到有效控制，從而為其自身提供了一些獨特的特性。這些特徵促進了多學科的交流與合作，促進了精密醫學，新制造技術和應用材料的發展。

最近，

上海交通大學崔文國教授/同濟大學醫學院附屬上海市第十人民醫院骨科蔡明主任醫師團隊

在《

Advanced Functional Materials

》發表題為

Injectable Microfluidic Hydrogel Microspheres for Cell and Drug Delivery

的綜述論文。這篇綜述首先討論了微流體水凝膠微球，然後介紹了微球的製備裝置，主要原理和相關特性。此外，強調了微流體水凝膠微球在遞送細胞和藥物方面的醫學應用。最後，

這篇綜述討論了加速微流體水凝膠微球用於可控遞送的開發和應用的觀點和未來方向。

【主圖導讀】

圖1

A）用於製備微流體水凝膠微球的裝置。B）裝有細胞和藥物的各種微球。C）使用水凝膠微球遞送細胞和藥物的方法。D）微流體水凝膠微球用於治療各種器官和組織。

圖2

A–C）顯示毛細管微流體裝置的原始圖。D–H）顯示微流體晶片的原始圖。I）顯示開路微流控裝置的原始圖。

圖3

A）毛細管微流控裝置的照片。B）毛細管微流體裝置的顯微鏡影象。C）

油相

中的單分散明膠甲基丙烯醯胺（GelMA）微球。D）透過微流體聚焦裝置形成包含GelMA凝膠前體的水滴，並使其光聚合以形成GelMA微球。E）由GelMA微球遞送的BMSC（骨間充質幹細胞）可以在體內和體外再生和分化骨骼。

圖4

A）由兩個聚二甲基矽氧烷棒壓縮的水凝膠顆粒的3D模型，其大小可以從114毫米縮小到75毫米。B）固體力學模型的材料引數。C）當顆粒被壓縮時，平均應變能密度增加。D）各種初始粒子結構的變形形狀可以透過模擬準確預測。E）粒子的變形形狀隨環和梁結構的變化而變化。

圖5

用微流體水凝膠微球載入細胞的方法。

圖6

A）4臂PEG馬來醯亞胺大分子單體由4臂分支的PEG主鏈組成，末端修飾有馬來醯亞胺基團。B）產生微球的微流體裝置具有流動聚焦幾何形狀。

圖7

A）從患者中提取大網膜標本，然後製備熱響應性水凝膠並重新程式設計細胞。B）連線蛋白43（綠色），細胞核（藍色）和α-肌動蛋白（紅色）的免疫染色。C）細胞核（藍色），膠原蛋白（紅色）和肌鈣蛋白T（綠色）的免疫染色。D）在第7天透過

鈣

成像進行電訊號分析

圖8 用微流體水凝膠微球裝載藥物的方法。

圖9

A）受球軸承設計的啟發，微流體技術被用於製備甲基丙烯酸明膠微球，多巴胺甲基丙烯醯胺-磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯微球和載藥的多巴胺甲基丙烯醯胺-磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯微球。B）熒光照片顯示，將三種微球體與軟骨細胞共培養12 h後，細胞中膠原II的表達水平。

圖10 微流體水凝膠微球載有各種免疫細胞用於免疫治療。

參考文獻

：doi。org/10。1002/adfm。202103339

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