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Advanced Science: 微流控技能构建八面异向微球

 

多面异向微球在医学工程和质料迷信范畴中遭到普遍存眷,由于单个微球可以在差别空间中携带多种质料,因而在多药物开释、细胞共培育、微驱动、多靶点检测等范畴有许多紧张的使用。现在制备多面微球质料的办法次要包罗微流体法、电堆积法、电喷法和模板法等,但由于各自的范围性,好比微流体的办法必要利用油、引发剂和外表活性剂等,这些办法在生物范畴的使用遭到肯定限定。

 

同轴微针头体系制备多面异向微球表示图。

 

克日,南京林业大学黄超伯传授课题组在制备多面异向微球的研讨中获得紧张停顿,课题构成员唐国胜将微流控技能和微加工手腕与气体相联合,构建了一种气体剪切一步无油法制备多面异向微球。以海藻酸钠为例,该办法借助气体剪切力克制外表张力构成微液滴,并经过海藻酸钠液滴与钙离子的疾速交联构成微球,微球尺寸可以控制在数十到数百微米之间,具有很好的单疏散性且产量极高(图1)。

 

图1 气体剪切办法制备均质微球

 

  经过改动同轴微针头体系的布局构成以及分列方法,该办法可以轻松地制备2-8面异向微球(图2)。现在已有技能仅限于六面异向微球的制备,而本研讨创建的使用气体帮助制备多面异向微球的办法,可以乐成地制备八面异向微球,差别的腔室之间界线明晰且微球具有精良的形状。

 

图2 多面异向微球的制备。

 

  黄超伯传授说,在该研讨中,除海藻酸钠,九游还对水溶性聚合物(如壳聚糖)以及无机消融聚合物(如醋酸纤维素、乙基纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、聚己内酯、聚丙烯腈和聚氨酯)辨别举行了成球实行评价,后果表现这些聚合物微球均可以乐成制备(图3),这证明该办法具有普适性和通用性。

 

图3 水溶性聚合物和无机溶剂消融聚合物微球的制备

 

  别的,该办法制备微球具有高度的可控性,可准确的控制每个腔室的比例。可以用来封装、联合差别的控制战略(pH和温度传感、磁力控制等),进而开辟出多种功效质料。该研讨经过加载磁性Fe3O4纳米颗粒制备出的八面微球可以完成可控旋转,从而构建“磁性微呆板人”(图4)。

 

图4 多面磁性微球的可控制备和“磁性微呆板人”。

 

  在本研讨中,鉴于该办法的 “软”战略,多面异向微球体现出了超高的生物相容性,可完成多种细胞的有序组装和恣意编队,在一个有限的微米巨细的空间中准确地组装差别范例的细胞。这将为研讨差别细胞之间庞大的互相作用提供一个无效的平台。该制备多面异向微球办法的创建代表着该范畴的一个严重打破,无望在生物医药和质料迷信范畴完成紧张的使用。

 

图5 多面异向微球作为细胞载体用于多种细胞共培育。
 

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