基于微流控技术的纤维状水凝胶微颗粒的构建研究

目的近年来,纤维状的水凝胶微颗粒在组织工程领域受到关注。封装细胞的纤维状水凝胶微颗粒不仅可作为体外三维组织和器官的构建单元,其几何形状还对微颗粒的注射性、装配性以及封装细胞的行为和功能产生影响。微流控技术提供了一种高通量、连续生产方法被广泛用于多种水凝胶微颗粒的生物制造,然而,当前产生的纤维状微颗粒尺寸范围相对较窄,精度较差。需要找到可靠的技术以生成具有可控几何形状的高精度的纤维状水凝胶微颗粒。方法提出了基于微流控技术以油-水界面作为微颗粒产生“开关”的水凝胶微颗粒构建方法。利用多相流体中互不相溶的流体可相互剪切的原理设计了一种结合T型和锥形毛细管的微流控芯片,通过理论推导与实验探究“油包水”系统的流动特性。结果制备出多种不同几何形态的水凝胶微颗粒,包括连续型纤维、螺旋型微纤维、蝌蚪型微纤维和球型微粒。蝌蚪型微纤维具有可调节的尺寸、曲率和形状,精度可达50μm。蝌蚪型微纤维中封装的内皮细胞存活率达到80%以上,进而可进一步探究其在体外组织中对内皮等细胞的行为和功能影响。结论本文提出的纤维状水凝胶微颗粒的构建方法可生产高精度的纤维状微颗粒,在组织工程和药物输送等领域具有潜在应用。