摘要：近期，东华大学纺织学院王富军教授、李超婧副教授等人联合在《ACS Materials Letters》上发表综述论文“Microfluidic Construction of Heterogeneous Micro–Nano-Structured Materi

导读：

近期，东华大学纺织学院王富军教授、李超婧副教授等人联合在《ACS Materials Letters》上发表综述论文“Microfluidic Construction of Heterogeneous Micro–Nano-Structured Materials for Biomedical Applications”，系统总结了微流控技术在构建生物医用异质微纳结构材料方面的最新研究进展，深入分析了该技术在药物递送、细胞培养、组织工程和体外模型等多方面的应用潜力，并详细探讨了当前面临的挑战及未来发展方向，为推动微流控技术在生物医学工程中的应用提供了重要的理论依据和实践指导。

本文要点：

1、本文综述了微流控技术在构建生物医用异质微纳结构材料方面的研究进展。

2、微流控技术通过精确控制流体流动，能够在微观尺度上实现对材料尺寸、形状和组成的定制化。

3、这种技术特别适用于制造具有各向异性结构的材料，制备的材料在细胞培养、药物递送、组织工程和体外模型等生物医学应用中展现出巨大潜力。

4、详细讨论了微流控技术在材料制备中的核心原理，包括滴状和纤维状结构的形成过程，并总结了这些材料在不同生物医学领域的应用。

5、此外，还探讨了该领域面临的挑战和未来发展方向，强调了微流控技术在推动生物医学研究、个性化医疗和再生治疗方面的潜力。

一张图读懂全文：

微流控技术在生物医学领域的应用非常广泛，涵盖了从基础研究到临床应用的多个方面。以下是微流控技术在生物医学中的主要应用：

1.药物递送

精准控制药物释放：微流控技术可以制备核壳结构、多室结构等复杂微纳材料，这些材料能够保护药物免受降解，并实现药物的定时、定量释放。例如，核壳微球可以将药物包裹在内层，通过调节外壳材料的性质来控制药物的释放速率。

多药物递送：通过制备多室微球或微纤维，可以同时递送多种药物，实现协同治疗效果。

2.细胞培养

三维细胞培养：微流控技术可以制备具有复杂结构的三维支架，为细胞提供更接近体内环境的生长条件。例如，多孔微球和纤维状材料能够促进细胞的粘附、增殖和分化。

细胞共培养：通过设计特殊的微流控通道，可以实现不同细胞类型的共培养，研究细胞间的相互作用。

3.体外模型

器官芯片：微流控技术可用于构建各种器官芯片，如肾小球模型、肿瘤模型等，这些模型能够模拟体内器官的生理和病理状态，用于药物筛选和疾病机制研究。

组织工程：微流控技术可以制备复杂的三维支架，用于组织工程，如骨组织、神经组织和血管组织的再生。

4.疾病诊断

生物传感器：微流控技术可以集成多种传感器，用于实时监测生物标志物的变化，实现疾病的早期诊断。

细胞分离与分析：通过微流控芯片，可以实现单细胞分离和多组学分析，为疾病诊断提供更精确的信息。

5.再生医学

组织修复：微流控技术可以制备具有生物活性的微纳材料，用于组织修复和再生，如骨组织修复、神经再生和皮肤伤口愈合。

干细胞培养与分化：微流控技术可以精确控制细胞微环境，促进干细胞的增殖和分化，为再生医学提供支持。

6.个性化医疗

药物筛选：通过微流控技术构建的体外模型，可以模拟患者的个体差异，用于个性化药物筛选。

生物样本分析：微流控技术可以处理微量生物样本，实现高通量分析，为个性化医疗提供数据支持。

7.生物材料制备

微纳纤维和微球：微流控技术可以制备具有复杂结构的微纳纤维和微球，用于药物载体、组织工程支架和细胞培养。

生物相容性材料：通过微流控技术，可以精确控制材料的组成和结构，制备出具有优良生物相容性的材料。

微流控技术因其高精度、可定制化和多功能性，在生物医学领域展现出巨大的应用潜力。随着技术的不断发展，微流控技术有望在更多领域实现突破，为生物医学研究和临床应用提供更有力的支持。

图1.微流体生成装置示意图。

图2.通过微流体技术构建的异质液滴状生物材料。

图3.通过微流体技术构建的异质纤维状生物材料。

图4.微流体装置制备异质微纳生物材料用于药物递送。

图5.微流体装置制备异质微纳生物材料用于细胞培养和递送。

图6.微流体装置制备异质微纳生物材料用于体外模型培养。

图7.微流体装置制备异质微纳生物材料用于组织再生。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.4c02487

来源：科学奥利给