导 语

液滴微流控已成为 GelMA（甲基丙烯酰化明胶）微球精密制备的重要技术路线之一。GelMA 保留了明胶的细胞黏附位点（RGD）与酶降解特性，又可通过光交联快速成型；微流控则赋予微球单分散性和精确尺寸控制。近期 5 篇研究集中展示了这一组合的广阔应用前景：台湾清华大学团队将 MXene 光热剂与化疗药物共封装进 GelMA 微球，实现化疗/光热协同抗癌；南京医科大学团队用 GelMA/纳米羟基磷灰石微球负载β-乳香酸，促进糖尿病骨再生；南京大学张弢教授等人开发了降解行为可调的 GelMA 微球，用于肾动脉栓塞；西安交通大学红会医院团队设计了核壳 GelMA 微球，共递送三种生物活性因子修复脊髓损伤；巴西坎皮纳斯州立大学团队则用 GelMA 微凝胶培养反极性肠道类球体。5 篇论文、5 种场景，共同勾勒出 GelMA 微球从治疗载体、介入器械到疾病模型的多元应用版图。

1、台湾清华大学 I-Chi Lee 团队：基于微流控技术制备MXene 集成 GelMA 微球，实现化疗/光热协同癌症治疗

➢ 挑战：常规癌症治疗（手术、放疗、全身化疗）常受限于切除不彻底、耐药和剂量依赖毒性；全身给药导致肿瘤部位药物蓄积不足、正常组织副作用明显。MXene 光热纳米材料虽有潜力，但在生理条件下胶体稳定性差；而替莫唑胺（TMZ）易产生耐药、多柔比星（DOX）有心脏毒性，单一治疗模式难以彻底根除高度异质的实体瘤。

➢ 方法：台湾清华大学 I-Chi Lee 团队用大豆磷脂修饰 MXene 纳米片（MXene-SP），同时充当光热转换剂和药物载体；将 TMZ 或 DOX 先负载到 MXene-SP 上，再经流动聚焦微流控平台封装进 GelMA 微球，得到高度均匀、尺寸可控的药物递送系统。

➢ 创新点1：利用 U87-MG 胶质母细胞瘤和 MCF-7 乳腺癌模型评估了所制备微球的治疗性能。在近红外（NIR）照射下，负载 MXene-SP 的微球表现出高效的光热响应性，温度升至 50 °C 以上，并实现了近红外触发的药物释放。

➢ 创新点2：在二维（2D）单层培养和三维（3D）肿瘤球模型中，化疗 - 光热联合治疗相比单一疗法均显著增强了抗癌效果。此外，与游离 MXene 治疗相比，该微球系统表现出更好的局部滞留和持续治疗效果。

➢ 创新点3：为进一步验证体内治疗潜力，建立了原位乳腺癌小鼠模型进行局部微球治疗。在近红外照射下，MXene-SP 与 DOX 联合治疗在所有治疗组中表现出最显著的肿瘤抑制效果，且无明显全身毒性。

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2026.152927

2、南京医科大学附属南京第一医院梁斌、尹昭伟团队：BA/nHAP/GelMA 微球通过增强线粒体自噬促进糖尿病骨再生

➢ 挑战：糖尿病骨折修复中，高血糖诱导的活性氧（ROS）过量与微环境促炎状态协同损害线粒体功能、抑制成骨并延迟愈合。传统骨组织工程材料力学性能不足；活性成分 β-乳香酸（BA）水溶性差、稳定性低、生物利用度有限；单组分、单功能材料难以满足"结构支撑 + 病理微环境调节 + 活性因子稳定递送"的多维治疗需求。

➢ 方法：南京医科大学附属南京第一医院梁斌、尹昭伟团队设计了一种新型复合体系：通过微流控技术制备负载 β- 乳香酸（BA）脂质体的 GelMA/纳米羟基磷灰石（nHAP）水凝胶微球（GM@HAP@BA），模拟天然骨的有机 - 无机结构。

➢ 创新点1：BA 被封装在脂质体中（溶剂 - 反溶剂法）以提高稳定性，随后与 nHAP 共负载进 GelMA 微球。

➢ 创新点2：该复合水凝胶微球在糖尿病骨折微环境中实现了 BA 的持续释放；BA 抑制 PI3K/Akt/mTOR 通路，进而激活 PINK1/Parkin 调控的线粒体自噬，从而清除受损线粒体、降低细胞内 ROS 水平并改善病理微环境。

➢ 创新点3：同时，GelMA 提供细胞黏附支架，nHAP 增强力学性能和成骨传导性，协同促进成骨细胞功能和新骨形成。GM@HAP@BA 还表现出优异的生物相容性。

https://doi.org/10.1016/j.apmt.2026.103134

3、南京大学张弢教授、凤阳县人民医院焦健医生等人：微流控技术制备可调生物降解 GelMA 微球，用于肾动脉栓塞

➢ 挑战：肾动脉出血（RAH）是常见且可能危及生命的急症，超选择性肾动脉栓塞（SRAE）是重要治疗手段。但现有栓塞剂各有局限：明胶海绵完全吸收后易发生血管再通与再出血；微弹簧圈、PVA 颗粒、NBCA 胶等永久性材料存在非靶栓塞、组织坏死、材料永久滞留等问题。

➢ 方法：南京大学张弢教授、凤阳县人民医院焦健医生等人开发了一种可生物降解的甲基丙烯酰化明胶（GelMA）微球，作为可调控的栓塞剂。通过明胶与不同量的甲基丙烯酸酐反应，合成了两种不同取代度（DS）的 GelMA 制剂，分别为 GelMA-DS0.25 和 GelMA-DS0.75。利用微流控技术结合光聚合制备了平均直径为 175 ± 4 μm 的均一 GelMA 微球。

➢ 创新点1：在体外 PBS 缓冲液条件下，GelMA-DS0.25 微球在 60 天内完全降解，而 GelMA-DS0.75 微球在 100 天内仅降解了 30%。与 3T3 细胞共培养后，细胞相对存活率超过 90%，体外溶血率低于 3%，表明其具有良好的生物相容性。

➢ 创新点2：在数字减影血管造影（DSA）引导下，通过微导丝诱导血管损伤建立了兔 RAH 模型，并随后采用GelMA微球栓塞术进行治疗。GelMA-DS0.25 微球显示出有效的栓塞效果，在栓塞后约 16 天开始降解，且未造成不可逆的肾损伤，这已通过计算机断层扫描（CT）随访和组织病理学分析得到证实。

https://doi.org/10.1021/acsabm.6c00466

4、西安交通大学附属红会医院团队：核壳 GelMA 微球共递送 ANXA1/NGF/FN，实现脊髓损伤后阶段匹配的免疫调节与神经修复

➢ 挑战：脊髓损伤（SCI）的病理过程分为两个阶段：创伤直接造成的原发性损伤，以及由氧化应激、迟发凋亡、脱髓鞘和炎症反应构成的继发性损伤 —— 后者会进一步扩大组织损伤，是阻碍再生的主要因素。由于损伤后炎症微环境约需 3–4 周才改善，单一抗炎或单一神经营养策略均无法覆盖整个病程，需要一种兼具抗炎、神经营养与 ECM 支撑功能、并与损伤动态阶段相匹配的时空递送系统。

➢ 方法：西安交通大学附属红会医院朱雷/贺宝荣/王志远团队通过 UV 交联微流控芯片制备平均直径 50 μm 的双层核壳微球 GelMA-AFN：外层为低浓度 GelMA（5%）+ 膜联蛋白 A1（ANXA1），内层为高浓度 GelMA（10%）+ 纳米黏土 + 纤连蛋白（FN）+ 神经生长因子（NGF）。

➢ 创新点1：仿生核壳结构实现阶段匹配的时空递送——外层 ANXA1 在 7 天内持续释放，在损伤早期发挥抗炎作用；内层 FN 与 NGF 在 6 周内缓慢释放，在修复期促进神经再生，双因子释放时序与 SCI 病理阶段对齐。

➢ 创新点2：机制验证充分——体外抑制神经元凋亡、促进背根神经节（DRG）轴突生长、增强氧化应激下细胞存活；体内通过限制中性粒细胞募集、促进巨噬细胞 M2 极化减轻早期炎症。

➢ 创新点3：功能恢复显著——大鼠 SCI 术后 8 周，轴突延伸、髓鞘再生、有益 ECM 沉积增强，胶质瘢痕形成减少，神经电信号传导与运动功能明显恢复；mRNA 测序确认其上调抗炎与轴突延伸相关基因、下调促炎基因。

https://www.thno.org/v16p0483.htm

5、巴西坎皮纳斯州立大学 Lucimara Gaziola de la Torre 团队：微流控制备GelMA 微凝胶作支架，构建反极性 HT29 肠道类球体

➢ 挑战：人体肠道体外模型是预测药物吸收、毒性及研究传染病的重要工具。现有 2D 单层培养（如 Caco-2/HT29 transwell）无法完全再现肠道组织的细胞类型多样性与 3D 细胞-细胞/细胞-基质互作；传统肠道球体模型需约 21 天成熟，且坏死核心释放的坏死因子会破坏细胞通讯，增殖层细胞极性随机、管腔朝向内部，影响模型可靠性。

➢ 方法：巴西坎皮纳斯州立大学 Lucimara Gaziola de la Torre 团队用流动聚焦液滴微流控制备 GelMa 微凝胶（7% 与 10% w/v 两种浓度，杨氏模量约 0.01 kPa，尺寸约 80 μm），模拟肠绒毛顶部（凸面）曲率；将 HT29 细胞培养在微凝胶表面，诱导其响应曲率发生极性反转。

➢ 创新点1：利用微凝胶曲率驱动细胞反极性——细胞核朝向凝胶、顶端侧 F-肌动蛋白高表达，形成反极性类球体，顶端膜暴露于培养基，更贴近体内肠上皮的极性结构。

➢ 创新点2：HT29 细胞在微凝胶表面培养活力保持 95%；在 7% GelMa 微凝胶上培养的细胞表现出更高的紧密连接表达（相比 10% 浓度），提示基质刚度影响屏障功能；团队将该载细胞微结构命名为"微肠"（microgut）。

➢ 创新点3：应用场景明确——可服务于药物吸收与毒性评估、传染病研究，为肠道生理与病理研究提供新的体外工具。

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.140824

结 语

这 5 篇论文以 GelMA 为共同基材、以微流控为共同制备平台，却在应用端走出了完全不同的路径：抗肿瘤、骨再生、血管栓塞、神经修复、疾病模型。微流控提供了"造出合格微球"的确定性，GelMA 提供了"适应不同微环境"的生物相容性，二者的组合有望从基础制备走向临床场景的精准定制。

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