导语： 壳聚糖由甲壳素脱乙酰化制得，凭借其无毒、生物相容、可降解及低成本的显著优势，是生物医药领域常用的功能材料。从吸附分离、催化载体到药物控释，其纤维、膜、微球等形式展现出巨大潜力[1]。然而，传统方法制备壳聚糖微球，尤其是粒径小于60μm且高度均一的关键规格，常受困于操作繁琐、粒径分布宽、重复性差等瓶颈，难以满足规模化需求。
微流控技术的兴起带来了转机！本期，我们借鉴发表在《Advanced Healthcare Materials》上的“A Novel Microfluidic Approach for Monodispersed Chitosan Microspheres with Controllable Structures”文献，结合自主专利微流控芯片（ALFA, CN2023221630104），开发了一套简便高效、结构可控的单分散壳聚糖微球制备方案。核心亮点在于：
1、双重固化工艺： 融合溶剂萃取与化学交联。
2、低成本油相替代： 使用中链甘油三酯（MCT）体系替代昂贵的氟化油，显著降低生产成本。
3、结构按需定制： 仅需调控固化时间，即可轻松获得多孔型、核壳型或实心型三种典型结构微球，完美适配不同应用场景（如药物缓释需多孔，高强度载体需实心）。
一、方案亮点与机理
粒径控制： 微流控技术确保生成液滴单分散性优异，为微球奠定基础。
结构演变机理： 固化过程在含戊二醛的收集浴中进行，如图1所示。
图1. 壳聚糖微液滴到微球形成过程示意图[1]
阶段A： 液滴中的水被萃取出来，形成表面及内部贯通的多孔结构。
阶段B：戊二醛醛基与壳聚糖氨基发生席夫碱反应，在微球表面优先交联形成致密壳层，内部保持多孔，构成核壳结构。
阶段C：随固化时间延长（本案例过夜），戊二醛向芯部扩散并深度交联，壳层增厚，最终形成整体实心结构。
颜色和尺寸指示： 微球交联后呈现深黄色，且颜色随固化加深。这源于席夫碱反应生成的亚胺键(-C=N-)发色团。交联越完全（时间>90分钟），亚胺键密度越高，颜色越深（深黄色），颜色直观反映了交联密度。水分完全去除及可能的副反应也有贡献，因此，随着固化时间的增加，微球的尺寸减小，由图2、图3对比可知。
图2. 壳聚糖微液滴的光学显微镜图，分散相、连续相流速分别为20 μL/min、120μL/min。
图3. 经戊二醛交联过夜后得到的壳聚糖微球光学显微镜图
二、完整制备流程
2.1 材料清单（易得、低成本）
分散相 (水相)： 1 wt% 壳聚糖溶于 2 wt% 乙酸水溶液。
连续相 (油相 - 关键替代！)： 含 5 wt% 乳化剂聚甘油蓖麻醇酸酯（PGPR）的 中链甘油三酯（MCT）溶液。
替代氟化油：采用MCT体系完全替代了目前市面上常用的高成本氟化油，显著降低原材料费用。
解决正辛醇气味与操作难题：与文献报道的Span80/正辛醇体系相比，我们选用MCT作为主体油相，有效避免了正辛醇的刺激性气味问题，大幅改善了实验操作环境。同时，PGPR作为一种高效的油包水(W/O)乳化剂，在MCT中能稳定形成单分散壳聚糖水相液滴，完美适配微流控过程。
生物相容性优势：MCT本身是常见的食品级和药用辅料，具有良好的生物相容性。
收集液 (固化浴)： 连续相 + 1 wt% 戊二醛 (交联剂)。
2.2 设备核心
微流控芯片： 自主专利 ALFA 芯片 (共轴结构，专利号 CN2023221630104)
集成式微流控设备： MF-3G 微流控工作站
2.3 制备步骤详解
1、微液滴生成：
注射器分别抽取分散相、连续相。
安装至MF-3G工作站，连接ALFA芯片。
启动泵，以50μL/min流速排空管路气泡。
调节流速比： 分散相(内) 20 μL/min : 连续相(外) 120 μL/min (1:6)。
待液滴稳定生成后，显微镜观察确认单分散性。
将生成的W/O乳液收集至含戊二醛的收集液中。
2、原位交联固化：
收集浴中戊二醛的醛基和壳聚糖氨基之间发生的化学交联。
关键控制参数：固化时间。本案例采用过夜固化以确保充分交联，得到实心结构微球（如图3所示）。
2.4 微球清洗方案（去除油相MCT）
乙酸乙酯萃取清洗： 将微球转移至乙酸乙酯中，充分振荡混合。
离心分离： 离心后，MCT溶解于乙酸乙酯中形成上层清液。
抽取上清： 小心移除含油的上层清液。
重复清洗： 加入新鲜乙酸乙酯，重复 步骤1-3 至少3次，确保MCT完全去除。
溶剂去除： 清洗后的微球置于通风橱中，让残留的乙酸乙酯自然挥发干燥。
(可选)冷冻干燥： 如需彻底干燥，可进行冷冻干燥。
结语：本案例基于实验室特定条件及专利微流控芯片（ALFA）验证，重点展示工艺可行性。实际应用中，微球结构（多孔/核壳/实心）与性能（如药物释放、机械强度）的关联需结合您的具体场景进一步验证。欢迎交流探讨！
三、参考文献
[1] Xu J H , Zhao H , Lan W J ,et al. A Novel Microfluidic Approach for Monodispersed Chitosan Microspheres with Controllable Structures. Advanced Healthcare Materials, 2012, 1(1):106-111.
