干细胞相关的治疗技术因其多方面应用而引起了研究界的高度关注。为了促进干细胞的治疗效果，研究人员广泛探索了水凝胶微粒中的细胞微胶囊化策略，因为这些水凝胶微粒不仅具有促进氧扩散和营养物质运输的潜力，同时还能够促进关键细胞-细胞和细胞-基质相互作用。尽管该领域前景广阔，但目前尚缺乏自动化、标准化和可复制的平台来进一步推动干细胞相关研究。微流控技术为生产载有干细胞的水凝胶微粒（SCHM）提供了一个有趣的平台，得益于其在微米尺度上操纵流体以及精确控制微粒结构和组成的能力。

近期，中国科学院上海硅酸盐研究所马明研究员发表综述，概述了干细胞微流控封装的典型生物材料和交联方法，以及基于液滴的微流控技术在制造SCHM方面的进展。此外，还强调了SCHM的重要生物医学应用，包括再生医学、组织工程、干细胞规模化生产以及基础细胞研究的微环境模拟。相关研究以“Droplet Microfluidics Powered Hydrogel Microparticles for Stem Cell-Mediated Biomedical Applications”为题目，发表在期刊《Small》上。

本文要点：

1、本文概述了干细胞微流控封装的典型生物材料（如天然聚合物、合成聚合物和复合材料）和交联方法，以及基于液滴的微流控技术在制备SCHM方面的应用进展。

2、此外，还强调了SCHM在重要生物医学应用中的潜力，包括再生医学、组织工程、干细胞规模化生产以及基础细胞研究的微环境模拟。

3、总的来说，微流控技术在生产多样化的水凝胶微粒方面具有巨大的潜力，并且适用于各种与干细胞相关的生物医学应用。

一张图读懂全文：

使用水凝胶微粒进行干细胞相关研究的优势包括：

1、模拟细胞外基质：水凝胶微粒的高含水量和柔软性使其成为模拟细胞外基质的理想材料，对干细胞的存活和功能至关重要。

2、细胞间相互作用：促进细胞间及细胞-基质间的相互作用，对干细胞的增殖、分化和组织形成具有显著影响。

3、物理化学和生物学功能的可调性：通过调节水凝胶的物理化学特性和生物功能，可以优化干细胞的培养环境，满足特定应用需求。

4、多样的凝胶化方式：水凝胶的多种凝胶化方式为微粒的制备提供了灵活性，有助于开发不同类型的干细胞递送系统。

5、生物相容性和生物活性：天然来源的水凝胶材料具有优异的生物相容性和生物活性，有助于干细胞的长期存活和功能维持。

6、可扩展性和定制性：微流控技术使得水凝胶微粒的大规模定制化生产成为可能，这对于干细胞治疗的临床应用和商业化至关重要。

该综述得出了多项重要发现和见解：

1、干细胞因其自我更新、多向分化、分泌因子以及损伤部位归巢等多功能特性，在生物医学应用中显示出巨大潜力。

2、水凝胶微粒作为干细胞微囊化平台，具有促进氧气和营养物质交换的能力，同时支持细胞间和细胞-基质间的相互作用。

3、通过创新微流控装置的设计，可以实现多结构形态微粒的制备，如多室和核壳结构微粒，以满足复杂的生物医学需求。

4、水凝胶微粒不仅可以作为干细胞的三维培养基质，还可以通过加载生物活性因子或药物来实现特定的生物医学功能。

5、微流控技术与干细胞生物学、材料科学和生物工程等领域的结合，推动了跨学科研究的发展，为解决干细胞治疗中的复杂问题提供了新的思路和工具。

图1.通过微流控技术生产的用于干细胞相关应用的水凝胶微粒。

图2.用于合成水凝胶微粒的常用聚合物。a）海藻酸盐、b）明胶、c）HA、d）壳聚糖和e）聚乙二醇的结构。

图3.a）基本微通道结构示意图。b）具有改良“T”型结的微流体装置。星号表示改良的T型结的限制段，而三角形表示锥形端。

图4.典型的平行微流体装置类型。

图5.用于生产多室微球的微流体装置。

图6.用于生产多壳微球的微流体装置。

图7.微流体装置制造技术。

图8.用于纯化微球的片上微流控技术。

图9.SCHM的生物医学应用。

图10.MSC和PDGF-BB共载微球的制备，及其促进细胞旁分泌，用于治疗骨关节炎的示意图。

图11.载MSC微球用于急性肝功能衰竭再生的示意图。

图12.3D打印构建体外组织模型。

图13.使用纳米瓶的SEC-seq工作流程概述。

原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202401400