聚己内酯（PCL）微球凭借可调控的生物降解性与良好的生物相容性，正成为微创软组织填充领域极具应用潜力的多功能生物材料。然而，单分散性对 PCL 微球功能特性的调控作用，尤其是其在调节宿主组织响应与再生效果方面的影响，目前尚不明确。

近期，四川大学褚良银教授、巨晓洁教授团队提出一种利用同轴微流控技术精确制备聚己内酯（PCL）单分散微球的方法，旨在优化软组织填充和胶原蛋白再生的效果。研究人员通过调整流速比和聚合物浓度，实现了对微球尺寸的严格控制，并证实这些微球在生理环境下具有卓越的生物相容性和结构稳定性。

实验结果表明，相比于大小不一的混合微球，直径为42微米的单分散微球能有效减轻机体的异物反应，并显著提升内源性胶原蛋白的生成。长期动物实验进一步验证了该材料在植入24周后仍能保持形态完整，且无明显的组织毒性。该成果为医学美容和再生医学领域开发更长效、更安全的皮下填充材料提供了重要的技术支持和理论依据。相关研究以“Controllable microfluidic fabrication of monodisperse PCL microspheres for soft tissue augmentation”为题目，发表在期刊《Particuology》上。

本文要点：

1、研究背景与目标：针对皮肤衰老或外伤导致的胶原蛋白流失问题，研究人员旨在开发一种可控性强、生物相容性好的聚己内酯（PCL）微球，作为长效软组织填充材料，以克服传统填充剂效果短暂或副作用明显的局限。

2、微流控精确制备技术：研究提出利用同轴流动聚焦微流控技术制备单分散的水包油（O/W）液滴模板，随后通过溶剂蒸发法获得 PCL 微球。该方法能通过调节内外相流量比（Q_o/Q_i）精确控制微球尺寸，制备出的微球具有极高的均一性，变异系数（CV）始终低于 5%。

3、理化性质与稳定性：

• 浓度影响：PCL 浓度对初始液滴尺寸影响较小，但会显著减少固化过程中的体积收缩（1 wt% 缩分比为 73%，3wt% 为 67.2%，5 wt% 降至 60.36%），且高浓度（3-5 wt%）制备的微球表面更光滑致密。

• 长期稳定性：微球在生理模拟条件下（PBS，37 °C）孵育 8 周后，仍能保持完整的球形结构和物理完整性，无裂纹或降解迹象。

4、优异的生物相容性：体外评价显示，PCL 微球具有极低的溶血活性（< 1%）和良好的抗凝血性能（BCI > 90%）。同时，细胞实验证实其对 L929 小鼠成纤维细胞无毒性，细胞存活率保持在 90% 以上。

5、体内胶原再生与组织反应：

• 在兔软组织植入实验中，平均直径为 42μm 的单分散 PCL 微球效果最显著，它能减轻异物反应，并比多分散或更大尺寸（69 μm）的微球更有效地诱导内源性胶原蛋白（I 型和 III 型）的沉积。

• 相比之下，尺寸不均匀（多分散）的微球更容易导致长期的结节形成和较重的炎症反应。

6、结论：这项研究证明了微流控制备的单分散 PCL 微球（尤其是约 42 μm 的微球）兼具尺寸可控、性能稳定、安全无毒以及优化的促胶原再生能力，是医疗美容领域软组织填充的理想候选材料。

图1. 微流控法制备 PCL 微球的过程示意图 (a) 以及 PCL 微球刺激胶原蛋白再生的体内实验示意图 (b)。

图2. (a, b) 在 PCL 浓度为 1 wt%、3 wt% 和 5 wt% 且内外相流量比 (Qo/Qi) 为 2 到 10 的条件下，制备的 PCL 乳液 (a) 及其相应微球 (b) 的光学图像。(c) 水包油 (O/W) 乳液直径与 Qo/Qi 之间的关系。(d) 乳液直径与微球直径之间的关系。(e) PCL 浓度与微球收缩率之间的关系。数据以每组三次独立实验的平均值 ± 标准差 (mean ± SD) 表示。

图3. PCL 微球的 SEM（扫描电镜）图像 (a, c, e) 及其粒径分布图 (b, d, f)：(a, b) PCL₄₂，(c, d) PCL₆₉，以及 (e, f) PCL_ununiform（多分散）微球。

图4. 不同 PCL 微球在 PBS（磷酸盐缓冲液）中孵育 0、1、2、4、6 和 8 周后的 SEM 图像：(a) PCL₄₂，(b) PCL₆₉，以及 (c) PCL_ununiform 微球。

图5. (a) PCL₄₂ 微球的溶血率。(b) PCL₄₂ 微球的动态抗凝血实验图像。(c) 不同浓度下 PCL₄₂ 微球的 BCI（血栓指数）。(d) L929 细胞与 PCL₄₂ 微球共培养 24、48 和 72 小时后的细胞活性。数据以每组三次独立实验的平均值 ± 标准差表示。

图6. (a) PCL 微球植入后 1、2、4、8、12 和 24 周时，真皮层与皮下组织的 H&E 染色图像。(b, c) PCL 微球植入后 1、2、4、8、12 和 24 周时，皮下组织的炎症反应评分 (b) 和胶原新生评分 (c)。数据以每组三次独立实验的平均值 ± 标准差表示。

图7. PCL 微球植入后 1、2、4、8、12 和 24 周时的真皮厚度。数据以每组三次独立实验的平均值 ± 标准差表示。

图8. (a) PCL 微球植入后 1、2、4、8、12 和 24 周时，真皮层的天狼星红 (Sirius Red) 染色图像。(b) 植入后 1、2、4、8、12 和 24 周时，真皮层的马松三色 (Masson’s Trichrome) 染色图像。(c-e) 植入后 1、2、4、8、12 和 24 周时，真皮层的 I 型胶原 (Col I) 平均荧光强度 (MFI) (c)、III 型胶原 (Col III) 平均荧光强度 (d) 以及相对纤维组织面积 (e)。数据以每组三次独立实验的平均值 ± 标准差表示。

图9. PCL₄₂、PCL₆₉ 和 PCL_ununiform 微球在植入 4、12 和 24 周后的 SEM 图像。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.partic.2026.04.027

(本文仅供参考学习及传递微流控研究成果，版权归原作者所有，如侵犯权益，请联系删除)