导读：
近期，英国南安普顿大学Shiyang Tang教授发表综述，总结了液滴微流控技术制备功能性混合微珠（FHMBs）的最新进展。首先介绍了液滴生成机制、微流控发生器类型及液滴固化方法；随后综述了电响应型、光响应型、磁响应型及混合响应型四类功能性混合微珠，重点阐述其制备工艺、材料组成及实际应用；最后指出了当前面临的挑战，并提出未来研究方向，旨在推动功能性混合微珠制备平台的优化与发展。相关研究成果以“Nanoparticles in microdroplets: Recent advances in microfluidic generators for producing functional microbeads”为题目，发表在期刊《Droplet》上。
本文要点：
1、微流控制备FHMBs的关键技术包括液滴生成与固化策略，液滴生成分为被动（如T型结、共流等）和主动（如电场、热、磁、声学控制等）机制，含芯片内和芯片外两种配置；固化策略则有物理固化（溶剂蒸发、温度诱导、离子交联）与化学固化（聚合、共价交联）两类，适用于不同材料和场景。
2、FHMBs可分为电响应、光响应、磁响应及混合响应四类，文章分别介绍了各类FHMBs的材料组成、制备工艺，并列举了它们在组织工程、生物传感、疾病诊断、药物靶向递送、环境监测等领域的应用实例。
3、当前FHMBs制备面临实时控制不足、规模化生产难、NP整合问题及可持续性需求等挑战，未来需发展稳健制备方法、模块化平台，结合机器学习实现实时调控，建立行业标准，推动其工业化应用。
一张图读懂全文
图1 功能性混合微珠（FHMBs）生成的代表性方法。(a) 传统方法：(I) 乳液聚合、(II) 喷雾干燥、(III) 溶剂蒸发、(IV) 沉淀法、(V) 模板合成、(VI) 自组装、(VII) 电喷雾。(b) 微流控液滴生成方法：被动策略包括 (I) T 型结、(II) 共流、(III) 流动聚焦、(IV) 阶跃乳化；主动策略包括 (V) 直流电场、(VI) 交流电场、(VII) 热控、(VIII) 磁控、(IX) 声控。
图2 基于微流控技术制备的代表性电响应型功能性混合微珠。(a) 无线刺激的压电型 PVDF-CFO 功能性混合微珠用于 3D 组织培养。(b) 具有独特阻抗特性的磁性水凝胶功能性混合微珠，适用于多重生物传感。
图3 基于微流控技术制备的代表性荧光量子点（QD）功能性混合微珠。(a) 紫外光固化量子点光刻胶，通过原位光聚合制备均一功能性混合微珠。(b) 嵌入钙钛矿量子点的 PDMS 功能性混合微珠，用于可重复使用的紫外传感。(c) 同轴电喷雾制备核壳结构功能性混合微珠，内核含铟磷（InP）量子点，外壳为 PMMA。(d) 基于液滴的紫外光聚合技术，将铟磷量子点封装于聚（LMA-co-EGDMA）功能性混合微珠中。
图4 基于微流控技术制备的代表性上转换纳米颗粒（UCNP）及表面增强拉曼散射（SERS）功能性混合微珠。(a) 上转换纳米颗粒编码的 PEGDA 功能性混合微珠，用于多重蛋白质检测。(b) 电喷雾制备的负载上转换纳米颗粒的 GelMA 功能性混合微珠，用作条形码免疫分析载体。(c) 基于双乳液液滴制备的金纳米颗粒（AuNP）基 SERS 活性功能性混合微珠。(d) 液滴微流控技术制备的银-聚合物复合功能性混合微珠。(e) 利用 S 形微流控发生器合成花状及球形银功能性混合微珠，用于 SERS 检测。
图5 基于微流控技术制备的代表性光学功能性混合微珠。(a) 羟丙基纤维素-甲基丙烯酸酯（HPC-MA）功能性混合微珠，自组装形成胆甾相液晶结构，用作免疫分析的光学条形码。(b) 含内部空气区的多腔室海藻酸盐功能性混合微珠，可自定向并用于多重微小 RNA（miRNA）检测。(c) 封装单个病毒的琼脂糖功能性混合微珠，用于流感病毒的超高灵敏度数字酶联免疫吸附测定（ELISA）定量分析。(d) 形状可控的铁-海藻酸盐荧光功能性混合微珠，通过离子交联和粘度调节实现形态调控。
图6 基于微流控技术制备的代表性磁性功能性混合微珠。(a) 核壳结构磁性功能性混合微珠，通过两级微流控芯片紫外固化制备，核尺寸和数量可调控。(b) 分层编码磁性功能性混合微珠，通过双乳液模板法及离子/光交联构建。(c) 各向异性磁性功能性混合微珠，具有棒状、梨形和沙锤状等形态。(d) 具有不对称表面拓扑结构的 Janus 磁性功能性混合微珠，通过共流微滴内相分离生成。
图7 微流控制备的磁性功能性混合微珠的代表性生物医学应用。(a) 基于微流控电穿孔技术制备的红细胞膜包覆磁性功能性混合微珠，可提升生物相容性。(b) 利用 L 型结芯片制备的 pH 响应型壳聚糖-海藻酸盐磁性功能性混合微珠。(c) 核壳结构热响应型磁性功能性混合微珠，可实现双药负载。
论文链接：https://doi.org/10.1002/dro2.70046
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