导 读：

液滴微流控正在经历一个明显的转向：从 "能造出均匀液滴" 走向 "造出具备功能性的颗粒"。近期 4 篇发表于《Advanced Materials》的论文集中体现了这一趋势 —— 德国德累斯顿-罗森多夫赫尔姆霍兹中心（HZDR）Prof. Larysa Baraban 团队把磁性导航、可控降解和药物 / 细胞球共封装集成进一个微载体；德国 DWI-莱布尼茨交互材料研究所 Andrij Pich 团队用氧抑制在液滴内诱导出核壳分区，让微凝胶变成可融合的 3D 打印墨水；新加坡南洋理工大学 Prof. Yu-Cheng Chen 团队把 F-P 微腔激光塞进液滴流式系统，实现单细胞代谢的超灵敏监测；德国亚琛工业大学 Laura De Laporte 团队则用八通道平行限域把棒状微凝胶的制备通量提升 15 倍。4 篇论文，4 种回答，共同指向液滴微流控从工具走向产品的下一步。

1、德国 HZDR Larysa Baraban 团队：软质、可降解、磁性微载体，实现药物与 3D 细胞球的共封装和磁场导航运输

➢ 挑战：软微载体在靶向给药、组织工程和诊断监测中潜力巨大，但临床转化一直受限于几个问题：共封装能力不足（尤其是活体细胞）、缺乏可控降解、长期生物相容性存疑、规模化制备难。现有磁性软载体往往只演示单一功能，磁性导航、货物运输、载体降解通常分开展示，未集成在一个可控系统里。

➢ 方法：德国德累斯顿-罗森多夫赫尔姆霍兹中心（HZDR）Prof. Larysa Baraban 团队用 T 型结微流控结合 UV 光聚合，高通量制备 PEGDA 基磁性水凝胶微载体（直径约 500 µm），将超顺磁性氧化铁颗粒、药物或活细胞共封装进同一微载体，通过外部梯度磁场实现精确导航，并通过水凝胶组成、温度和 pH 调控降解，实现从导航运输到定时解体的可控生命周期。

➢ 创新点1：磁性颗粒、药物、细胞球三合一共封装。超顺磁性颗粒负载量最高 10% v/v，弹性模量可在 10²–10⁷ Pa 范围调控；在 UV 聚合区附近加永磁体还可制备 Janus 型非均匀分布微载体，满足不同应用需求。

➢ 创新点2：梯度磁场下精确可编程导航。微载体在最高 2 T/m 梯度磁场下可沿预设复杂轨迹运动，速度与磁性颗粒浓度和磁场强度正相关，实现远程、非接触的货物运输，为微创治疗提供可能。

➢ 创新点3：可控降解 + 抗生素递送 + 细胞培养。完全基质溶解可在几天到一周内完成（取决于水凝胶组成、温度和 pH）；共封装头孢噻肟（CTX）对大肠杆菌有稳定抗菌效果，且与载药量正相关；微载体支持成纤维细胞和胰腺癌球生长，并演示了体外组织递送。

https://doi.org/10.1002/adma.73735

2、德国 DWI-莱布尼茨交互材料研究所 Andrij Pich 团队：氧抑制驱动葡聚糖微凝胶核壳分区，构筑 3D 打印用可融合胶体生物材料墨水

➢ 挑战：核-壳结构微凝胶的传统制备方法各有短板：O/W/O 双乳液需要复杂的多级微流控装置，且乳液稳定性差；微流控通道壁需要疏水改性，但双乳液中表面活性剂的选择又很受限。如何用简单方法制备结构可控的核壳微凝胶，仍是一个挑战。

➢ 方法：德国DWI-莱布尼茨交互材料研究所 Andrij Pich 团队反其道而行之——利用氧对自由基聚合的抑制作用，在液滴内自发形成核壳分区。含氟油相中溶解的氧从液滴外围向中心扩散，形成径向氧浓度梯度：外围氧浓度高、自由基被淬灭、交联密度低；中心氧浓度低、交联正常进行、密度高。UV 照射后，液滴内自然形成高交联核 + 低交联壳的核壳结构。

➢ 创新点1：核壳比可通过引发剂浓度和氧可用性精确调控，无需复杂模板或多相乳液。壳层交联密度显著低于核层，表现为刚度更低、降解可调、大分子渗透性更高；这一概念广泛适用于其他丙烯酸酯化/甲基丙烯酸酯化水凝胶体系。

➢ 创新点2：超低交联壳层可融合，成为 3D 打印"自固化"墨水。打印时微球之间通过壳层融合粘在一起，不需要额外添加化学交联剂、引发剂或支撑浴来稳定最终打印结构，团队用这种墨水成功打印了毫米级组织构建体。

https://doi.org/10.1002/adma.202519972

3、新加坡南洋理工大学 Yu-Cheng Chen 团队：微腔激光发射流式细胞术，实现单细胞代谢活性的超灵敏实时监测

➢ 挑战：单细胞代谢分析是理解细胞异质性的关键工具，在肿瘤生物学、免疫学和药物筛选中价值突出。但要在实时、高灵敏、不破坏细胞生理状态三个条件同时满足的前提下捕捉代谢活动，仍存在技术瓶颈：质谱精度高但不可逆损伤细胞、电化学可长期监测但操作复杂通量低、荧光光谱虽非侵入却受自发荧光和散射光干扰。

➢ 方法：新加坡南洋理工大学 Prof. Yu-Cheng Chen 团队用微流控把单细胞与生物相容的刃天青（氧化还原指示剂，又称 Alamar Blue）共包埋到液滴，让液滴流入由两片分布式布拉格反射镜（DBR）构成的 Fabry–Pérot（F-P）腔，形成"液滴微腔激光"。腔增强的光-物质相互作用把代谢引起的微量氧化还原反应转化为激光波长蓝移——刃天青被线粒体内还原剂（如 NADH）还原越多，蓝移越大。

➢ 创新点1：激光阈值降低 15 倍，光毒性大幅减弱。液滴折射率高于油相，液滴本身充当微透镜，"液滴-微腔"耦合使激光阈值从 90 μJ/mm² 降到 6 μJ/mm²，15 倍阈值降低直接削弱了光毒性，让活细胞长时间实时监测成为可能。

➢ 创新点2：超高灵敏度与通量。检测下限（S/N=3）达 0.382 nM（10 pm 波长分辨率），通量 50 droplets/s；含细胞液滴的激光发射图样与空白液滴明显不同，细胞识别率达 100%。

➢ 创新点3：该单细胞激光发射器实现了单细胞水平代谢动力学的定量表征，推动了流式细胞术在代谢异质性分析、细胞类型鉴别和药效定量中的应用。

https://doi.org/10.1002/adma.74541

4、德国亚琛工业大学 Laura De Laporte 团队：结合阶梯乳化与连续液滴限域的微流控方法，将棒状微凝胶制备通量提升 15 倍

➢ 挑战：各向异性的棒状微凝胶是一类新兴材料，在组织工程中潜力突出——其各向异性形状有利于制备颗粒水凝胶和微孔退火颗粒支架（MAPs），孔尺寸比球形对应物更大。但棒状微凝胶要成为高通量组织模型的构建单元，需要一种稳健、可规模化的制备方法，传统单通道微流控技术通量低（<0.2 mL/h），难以满足需求。

➢ 方法：德国亚琛工业大学 Laura De Laporte 团队把阶梯乳化（SE）与 8 通道平行微通道液滴限域结合在单芯片上。SE 喷嘴区（浅通道）与限域区（深通道）的高度剖面通过双光子聚合（2PP）无缝集成，实现液滴的生成与拉伸一体化，将棒状微凝胶制备通量从 <0.2 mL/h 提升至 3 mL/h（约 15 倍）。

➢ 创新点1：团队验证了两种光聚合化学体系都能适配该方法：一种是 PEG-DA 自由基链增长体系（30% w/w 浓度，储能模量 18.30 kPa），另一种是星形 PEG 硫醇-烯点击化学体系（仅 5% w/v 浓度，储能模量 12.90 kPa）。硫醇-烯体系遵循逐步增长机理，受氧阻聚影响小、网络更均匀，且酯键引入使微凝胶可水解降解——5%低浓度下就能达到与 30% PEG-DA 同一量级的模量。

➢ 创新点2：尺寸可调、连续稳定生产。棒状微凝胶的尺寸可通过流速组合调控，最小棒长可达 153.50 µm（硫醇-烯体系）；系统连续生产微凝胶棒至少 100 分钟无故障，展示了良好的稳健性和规模化潜力，为棒状微凝胶在高通量组织模型中的应用奠定了基础。

https://doi.org/10.1002/adma.74822

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