研究背景：

气体微载体，即包含气体核心的微结构，通常由气泡嵌入或封装在脂质体或聚合物微胶囊中形成。这些封装的微气泡能够响应外部超声波，并广泛应用于药物输送和超声造影等生物医学领域。尤其是，能够作为内源性气体生物信使的气体微泡，在调节多种生理功能和对肿瘤的治疗效果方面具有重要作用。然而，现有制备方法得到的微气泡尺寸分布较宽，限制了它们在精准治疗中的应用。因此，可控制备单分散气体核心微载体具有重要意义。

迄今为止，已开发了包括搅拌乳化、超声乳化和微流控乳化在内的多种制备气体核心微载体的方法。这些方法通过机械搅拌或超声将气体与脂质体溶液混合，形成能够包裹微气泡的脂质体微结构。但是，这些方法存在气体载量低、稳定性差和气泡尺寸不均匀等问题。相比之下，微流控乳化能够通过可控的流动剪切生成尺寸均匀的微气泡。然而，目前这些方法仍面临高效连续制造单分散气体核心微胶囊的挑战。

导读：

近期，四川大学褚良银教授、巨晓洁教授团队开发了一种基于液滴微流控和界面聚合的简便策略，用于高效连续制造具有可控尺寸和优异超声触发破裂性能的单分散气体核心微胶囊。相关研究以“Microfluidic fabrication of monodisperse microcapsules with gas core”为题目发表于期刊《Lab on a Chip》。

本文要点：

1、本研究开发了一种基于微滴微流控和界面聚合的简便策略，用于高效连续制备具有可控尺寸和优异超声触发破裂性能的单分散气体核心微胶囊。

2、通过在微流控设备的上游生成单分散的水包油包气（G/O/W）双乳液液滴作为模板，然后在下游通过添加水溶性单体到水相中快速引发界面聚合，制备了具有气芯的微胶囊。

3、通过调节气体供应压力和流体流速，可以精确控制微气泡和G/O/W双乳液液滴模板的尺寸。

4、所制备的气体核心微胶囊具有极薄的固体外壳，展现出良好的变形性能和超声触发破裂性能，适用于生物医学领域，如药物输送和超声造影。

全文总结/概括：

本研究开发的气体核心微胶囊在生物医学领域具有以下几种潜在应用：

1、药物输送：微胶囊可以作为药物载体，将药物直接运送到病变部位，实现精准治疗，同时减少对正常组织的影响。

2、超声造影：由于气体核心能够增强超声信号，这些微胶囊可以用作超声造影剂，提高成像的清晰度和诊断的准确性。

3、肿瘤治疗：气体微泡对肿瘤具有治疗效果，微胶囊在超声触发下释放气体，可用于靶向肿瘤的气体介导治疗。

4、栓塞效果：微胶囊在超声触发下变形并栓塞在微通道中，从而阻断血管内的血液流动。这对于治疗某些类型的肿瘤尤其重要，因为它们依赖于丰富的血液供应来生长和扩散。

5、诊疗一体化：结合超声成像和治疗功能，气体核心微胶囊为诊疗一体化提供了新工具，使诊断和治疗可以同步进行。

这些应用展示了气体核心微胶囊在生物医学领域的广泛潜力，特别是在提高疾病治疗的精确性和效率方面。

采用微流控制备气体核心微胶囊相较于传统方法有哪些显著优势？

1、可控性强：通过调节气体压力和流体流速，可以精确控制微气泡和双乳液模板的大小，从而获得尺寸可控的气体核心微胶囊。传统方法制备的微气泡通常尺寸分布较宽。

2、制备效率高：微流控方法可以连续、高效地制备出单分散的气体核心微胶囊，而传统方法通常需要分批操作。

3、壳层薄且均匀：通过界面聚合反应在双乳液界面形成的微胶囊壳层非常薄（2-3μm），且厚度均匀，这赋予了微胶囊良好的可压缩性和超声触发破裂性能。

4、高单分散性：与传统的搅拌乳化或超声乳化方法相比，微流控技术可以制备出具有高单分散性的微胶囊，这对于后续的应用，如药物剂量的一致性，至关重要。

5、生物相容性材料：微流控技术通常使用生物相容性材料，如聚二甲基硅氧烷（PDMS），确保了微胶囊在生物医学应用中的安全性。

6、多功能集成：微流控装置可以集成多种功能，如温度控制、化学反应和流体混合，为制备具有复杂功能的微胶囊提供了可能。

图1.（a,b）用于制备带气芯的单分散微胶囊的PDMS微流控装置示意图（a）和界面聚合原理（b）。（c）PMDS微流控装置的设计细节。（d）微通道结构的光学显微照片。

图2.水、油流速和气体压力对带气芯液滴尺寸的影响。

图3.气体压力对单个G/O/W液滴中气芯数量的影响。

图4.Ca值、水、油和气体流速以及设备尺寸对气体微气泡和G/O/W液滴尺寸的影响。

图5.收集浴环境对G/O/W液滴稳定性的影响。

图6.聚合微胶囊的直径和外壳厚度。

图7.气芯微胶囊被微探针压缩至30%时（a）和直至破裂时（b）的压缩和恢复过程。

图8.超声波触发的气芯微胶囊破裂。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D4LC00443D