一、实验背景

在组织工程和细胞递送领域，多孔微球因其高比表面积、良好的生物相容性和优异的细胞负载能力而备受关注。然而，传统乳化法往往难以精确控制微球的粒径和孔隙结构，导致微球的均匀性和性能不稳定。微流控技术作为一种新兴的微球制备方法，能够通过精确控制流体流动和乳化条件，实现微球粒径和孔隙结构的高度可控性。

本实验通过将传统乳化和微流控技术结合，制备基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）的多孔微球，既保证了初乳化的效率，又提高了最终产品的均一性和结构控制，满足细胞递送和组织工程对微球性能的高要求。

二、实验目标

1. 利用微流控技术制备PLGA多孔微球。

2. 优化制备条件以获得均匀尺寸和高孔隙率的微球。

• 实验材料与设备

一、材料与仪器

1. 主要材料、试剂

明胶（Gelatin），PVA，PLGA，去离子水，二氯甲烷（DCM）

2. 主要仪器

MONO型号毛细管液滴微流控芯片；

液滴微流控工作站：MF-3G；

体式显微镜；倒置显微镜；高速相机。

四、实验步骤

1、均相乳化法制备水包油初级乳液

水相：7.5%（w/v）的明胶水溶液

油相：2%（w/v）的PLGA二氯甲烷溶液

方法：按照水油体积比为1：2，利用超声乳化，得到水包油初级乳液后静置。

2、微流控制备微液滴：

内相：均相乳化法制备水包油初级乳液

外相：1%（w/v）PVA水溶液

收集相：同连续相，收集瓶置于冰浴中

• 将一定量的内相、外相溶液分别抽取到10毫升规格的注射器中，并将其固定在工作站的注射泵上。

• 使用特氟龙（PTFE）导管，一端通过鲁尔接头与各注射器连接，确保连接牢固无泄漏。另一端通过倒锥接头与微流控芯片（MONO芯片）进液口连接。

• 将特氟龙导管通过倒锥接头与芯片的收集口连接，作为收集管使用，以便收集生成的乳液液滴。

• 确保收集管的出液端浸没在收集相中，以便乳液液滴能够顺利进入收集相。

• 在工作站上设定各相相的流速。首先启动外相溶液，确保通道完全充满。

• 外相稳定后，再开启内相溶液。

• 通过调节两相溶液的流速，控制乳液液滴的尺寸。

• 将生成的乳液液滴收集至含收集相的瓶中，将其置于4°C冰箱中过夜以进一步稳定。

微流控制备PLGA微液滴

MONO芯片内PLGA微液滴实时生成画面

3、多孔微球：

最后，通过清洗和冷冻干燥，得到了具有高孔隙率和均匀孔径分布的PLGA多孔微球。

清洗

去除DCM：玻璃棒搅拌1小时去除残留DCM。

去除PVA：去离子水进行多次水洗，去除残留的PVA。

去除明胶：将微球置于37°C水浴中30分钟，溶解明胶，再用去离子水冲洗多次。

冷冻干燥

预冻：将清洗后的微球在-80°C冷冻24小时。

干燥：进行冷冻干燥，去除水分。

保存：干燥后的微球置于-20°C保存，备用。

五：实验结果与结论

1、微球形貌：

实验结果表明，PLGA微球具有均匀的粒径和开放孔隙，孔隙相互连通。

PLGA多孔微球SEM图

（图片引自Small 2019, 15, 1901397，展示了类似制备条件下微球的典型结构，仅供参考）

五、结论

本实验成功利用微流控技术制备了具有均匀粒径和高孔隙率的PLGA微球，该技术为组织工程和药物筛选提供了新的材料平台。

实验小贴士：实验中如何确保微球的均匀性？

在实验中确保微球的均匀性是至关重要的，因为这直接影响到微球的性能和应用效果。以下是一些确保微球均匀性的关键步骤和技巧：

1、精确控制乳化过程：

使用精确的流量控制：在微流控装置中，连续相和分散相的流速需要精确控制。流速的波动会导致微球大小的不均匀。

保持稳定的乳化条件：乳化过程中的温度、压力和超声功率等参数需要保持一致，以确保乳化液滴的大小均匀。

2、优化微流控装置：

选择合适微流控芯片：选择高质量且适合实验需求的芯片，可以显著提高微球的尺寸均一性。

保持毛细管芯片内部清洁：芯片堵塞或污染会导致微球大小的不一致。定期清洁微流控芯片，并确保所有配制的溶液在与设备连接前通过0.2微米孔径的过滤器进行过滤，以去除杂质，从而确保微球的均匀性。

3、使用高质量的材料：

确保PLGA和明胶等的质量和纯度：材料的质量和纯度对微球的均匀性有重要影响。使用高纯度的材料可以减少微球尺寸的变异性，从而提高实验的可重复性。

4、一致的后处理步骤：

溶剂提取和冷冻干燥：溶剂提取和冷冻干燥过程应在一致的条件下进行，以确保微球的大小和孔径分布均匀。

通过上述步骤和技巧，可以有效地确保微球的均匀性，从而提高实验的可重复性和微球的应用效果。