一图读懂综述：液滴微流控技术在微凝胶制备中的应用进展-北京永康乐业科技发展有限公司

生成具有可控结构、形态和物理化学特性的生物材料是现代生物工程的关键推动力，应用范围涵盖组织工程到药物递送等多个领域。在此背景下，微凝胶——具有微米级特征尺寸的水凝胶颗粒——已成为构建生物材料的基础性、模块化且多功能的平台。其设计可跨越多种长度尺度进行定制，融合多种科学和工程原理。

近期，剑桥大学、南京工业大学、哈佛大学等机构团队联合发表综述，聚焦液滴微流控技术制备微凝胶生物材料的研究进展，系统阐述了该技术在微凝胶制备、性能调控及生物工程领域的应用，同时分析了当前挑战与未来研究方向。相关研究成果以“Biomaterials with droplet microfluidics”为题发表于期刊《Nature Reviews Bioengineering》。

本文要点：

1、本综述聚焦液滴微流控技术“逐滴构建材料”的核心优势，探讨该技术如何实现微凝胶性质的精准调控与定制化设计。

2、概述了液滴微流控制备微凝胶的基本原理，深入分析微凝胶制备及理化性质调控的微流控策略（突破传统单一各向同性设计的局限），随后按单微凝胶及其聚集体两类形式综述其应用场景。

3、重点阐述微凝胶的尺寸、孔隙率、模块化等特性如何为分析化学、细胞培养和药物递送等领域带来独特机遇，同时探讨微凝胶聚集形成的致密支架在组织工程与生物制造中的应用。

4、最后，文章讨论了微凝胶制备与表征的当前局限性，并展望该领域未来的研究方向。

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目前液滴微流控制备的微凝胶从实验室走向临床/产业化的主要障碍有哪些，对应的解决思路是什么？

1、规模化生产障碍：分散相流速低（0.1–1 ml/h），并行化设计难度大；解决思路包括开发高通量微流控器件（如多通道并行流道、离心式微流控平台），优化高粘度聚合物溶液的乳化策略，降低流场不稳定性。

2、制备工艺与生物相容性障碍：氟化物油/表面活性剂残留、无菌制备难；解决思路包括开发无氟化物、无表面活性剂/全水相的液滴制备方法，研发适配水凝胶的无菌制备技术（如低温等离子体灭菌），优化破乳与纯化流程。

3、标准化表征障碍：中间尺度导致多结构特性解析难，力学性能检测通量低、缺乏标准；解决思路包括开发高通量的多尺度表征技术（如声学捕获、微流控流场检测），整合光学成像、散射技术与纳米力学表征，建立微凝胶结构-性能的标准化评价体系。此外，还需通过跨学科合作，结合计算模拟与实验，明确微凝胶的构效关系，提升产品性能的可预测性。