导读：

现有综述已全面阐述液滴微流控技术的基本原理、制备方法及常规应用，但专门聚焦该技术在药学研究应用、多技术融合及临床转化方向的系统性综述仍较为匮乏。近期，成都中医药大学孟宪丽教授发表综述，重点阐述基于液滴微流控技术的体外模型构建策略，剖析其与质谱、多组学、人工智能等前沿分析工具的融合路径，并详述了该技术在药物研发全流程中的应用，同时探讨了其临床转化挑战与未来发展方向。相关研究成果以“Droplet-based microfluidics in pharmaceutical research and development: Current status and advances”为题目，发表在期刊《Journal of Pharmaceutical Analysis》上。

本文要点：

1、本文系统梳理了液滴微流控技术在药学研究中的最新进展，重点阐述其体外模型构建策略，涵盖液滴生成、三维组织培养、形态模拟及微环境重构等核心环节；

2、同时探讨了该技术与质谱（MS）、生物传感器、生物成像、多组学技术及人工智能（AI）等前沿分析工具的融合应用；并详细剖析了其在药物发现、筛选、代谢及递送领域的具体应用。

3、最后，文章展望了液滴微流控技术的未来发展方向、临床转化面临的挑战，以及该技术与智能技术交叉融合的新兴趋势。

一张图读懂全文

图1 （A）T 型通道、（B）Y 型通道、（C）V 型通道、（D）流动聚焦型、（E）同轴流动聚焦型微通道结构的液滴生成示意图

图2 主动法液滴生成示意图。（A）气动装置制备多室微球的示意图；（B）液滴微流控中交变电流（AC）电场诱导液滴变形示意图，数字 1~3 分别表示接正电压（+V）的底部电极、供液滴流动与变形的主微通道、接地的顶部电极；（C）电场作用下 T 型通道内流型转变的数值模拟模型；（D）表面活性剂在非平衡乳液液滴中的动态分配；（E）激光照射下液滴的悬浮、浸没、悬停与水平移动；（F）声悬浮平台装置示意图，箭头表示声流在悬浮液滴内部引发的对流流线。w：水相；a：气相；CP：连续相；DP：分散相。

图3 液滴基多种形貌微颗粒。（A）用于制备三维（3D）肿瘤球模型的液滴微流控系统；（B）微流控装置示意图及两亲性颗粒的扫描电镜图；（C）核 - 壳微球的微流控制备过程示意图与荧光表征；（D）海藻酸钠基多室颗粒；（E）坑洼形貌水凝胶微颗粒的制备及性能示意图。进样口 1 海藻酸钠：含细胞海藻酸钠溶液；进样口 2 海藻酸钠：不含细胞海藻酸钠溶液；进样口 3 油相：含表面活性剂的氟油；进样口 4 油相 + H⁺：含乙酸的氟油；FITC - 海藻酸钠：异硫氰酸荧光素标记海藻酸钠；HUVECs：人脐静脉内皮细胞。

图4 液滴微流控用于类器官三维（3D）培养、细胞互作及细胞 - 细菌互作示意图。（A）微流控芯片内脑类器官组装示意图；（B）自动化类器官平台示意图；（C）凝胶微球体系与传统培养皿中培养的人脂肪间充质干细胞生物学状态对比；（D）水凝胶微球内细胞 - 细菌互作示意图。预凝胶：预凝胶溶液；hiPSC：人诱导多能干细胞；GMCS：凝胶微球培养体系；PDCS：培养皿培养体系；ECM：细胞外基质；APCs：脂肪祖细胞；Trp：色氨酸；IPA：3 - 吲哚丙酸；大肠杆菌 25922：大肠埃希菌 ATCC 25922；IL-22：白细胞介素 - 22；AHR：芳香烃受体。

图5 集成自动化类器官包裹、光学成像、多组学分析与人工智能（AI）解析的一体化液滴微流控药物高效筛选平台。MS：质谱；scRNA-seq：单细胞 RNA 测序。

图6 液滴微流控与分析技术的联用。（A）微流控液滴细胞包裹、质谱分析与细胞成像一体化平台示意图；（B）微流控制备液滴样本与荧光成像联用系统示意图，数字 1~5 分别表示：采用商用液体处理仪从孔条自动上样、通过管路内径转换（0.25 毫米内径→1.5 毫米内径）实现样本塞合并与储存、振荡流混合实现均质化、将样本塞注入微流控芯片生成皮升级液滴、利用光学计数器与电磁阀自动收集目标液滴并弃去洗涤液滴；（C）静态液滴微流控用于癌细胞代谢组筛选；（D）机器视觉在微流控液滴中的应用理念。DETR：可变形检测 Transformer。

图7 液滴微流控在药物研发中的应用。（A）微流控制备多级释放纳米脂质体；（B）微流控制备的肿瘤靶向聚合物包裹金属氧化物纳米颗粒精准靶向癌细胞示意图；（C）基于微囊化微流控芯片的人原代子宫内膜异位症细胞药物筛选；（D）基于液滴微流控平台的人血清中阿霉素无标记治疗药物监测示意图。PEG2K 脂质 1：1,2 - 二硬脂酰基 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸乙醇胺 - N-[氨基 (聚乙二醇)-2000]；PEG2K 脂质 2：1,2 - 二硬脂酰基 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸乙醇胺 - N-[甲氧基 (聚乙二醇)-2000]；Pickly@SpAcDX：精胺缩醛化葡聚糖包裹的刺状锌掺杂氧化铜纳米颗粒；PEG-VD1142：聚乙二醇偶联 VD1142；Pickly@SpAcDX-PEG-VD1142：精胺缩醛化葡聚糖包裹并经聚乙二醇偶联 VD1142 功能化的刺状锌掺杂氧化铜纳米颗粒；CAIX：碳酸酐酶 IX；ER：内质网；hESCs：人胚胎干细胞；PDMS：聚二甲基硅氧烷；AgNPs：银纳米颗粒；油相：油相；PEGDA：聚乙二醇二丙烯酸酯。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jpha.2026.101637

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