纳米材料由于其独特的尺寸依赖性质而引起了广泛关注，在生物医学领域有着广阔的应用前景。为了确保纳米材料在应用过程中保持一致的性能，实现单分散性是关键。微流控技术为在微米尺度上控制流体条件提供了一种独特的方法，因此成为合成单分散纳米材料的替代策略。根据是否依赖外部能源，这些微流控反应器可分为主动式和被动式两类。与被动式微流控反应器相比，主动式微流控反应器具有更高的混合效率。

近期，有研究人员发表综述，首次全面概述了利用声波、压力、温度和磁场辅助在内的主动微流控反应器合成纳米粒子（NP）的各种策略，并讨论了其在生物医学应用中的潜力。此外，还对该领域的挑战和前景进行了深入探讨，以期激发进一步的研究兴趣。相关研究成果以“Active microfluidic reactor-assisted controlled synthesis of nanoparticles and related potential biomedical applications”为题目，发表在期刊《Journal of Materials Chemistry B》上。

本文要点：

1、本文综述了利用主动微流控反应器精确合成高性能纳米粒子（NPs）的各种策略，重点探讨了声波、压力、温度和磁场辅助技术在实现纳米粒子尺寸均一性方面的优势。

2、微流控技术通过在微观尺度上精确控制反应条件，为生产单分散NPs提供了有效手段。

3、本综述还讨论了这些技术在生物医学应用中的潜力，包括药物输送、诊断和治疗等，并分析了当前面临的挑战与未来发展前景，旨在推动该领域研究的进一步发展。

一张图读懂全文：

采用微流控技术合成纳米粒子的主要优势包括：

1、高度控制：微流控技术可以在微尺度上精确控制反应条件，包括混合比例、温度和反应时间，实现纳米粒子合成的高度控制。

2、尺寸均一性：通过精确控制反应条件，微流控技术有助于合成尺寸均一的纳米粒子，这对于纳米粒子的性能和应用至关重要。

3、高通量筛选：微流控系统能够进行快速的高通量实验，加速纳米粒子的筛选和优化过程。

4、低试剂消耗：微流控反应器使用极小体积的试剂进行反应，显著降低了昂贵材料和试剂的消耗。

5、快速反应：微流控通道中的快速混合和传热特性，使得反应速率加快，缩短了合成时间。

6、易于集成：微流控技术便于与其他分析和检测系统集成，为纳米粒子的合成和应用提供了一体化解决方案。

主动微流控反应器和被动微流控反应器在混合效率方面的差异主要体现在以下几个方面：

1、外部能量源：主动微流控反应器利用外部能量源（如声波、压力、温度或磁力）来增强流体混合，而被动微流控反应器则依赖于流体自身的流动和分子扩散。

2、混合效率：主动微流控反应器通常能够实现更高效率的混合，因为它们可以主动产生湍流或增加流体间的接触面积，而被动微流控反应器的混合效率通常较低。

3、适用性：主动微流控反应器更适合于粘稠或高浓度溶液的混合，被动微流控反应器在这些条件下的混合效率可能会受限。

4、控制精度：主动微流控反应器能够更精确地控制混合过程，包括混合时间和混合强度，而被动微流控反应器的控制精度较低。

5、雷诺数：主动微流控反应器可以通过外部能量输入提高流体的雷诺数，促进更高效的混合，而被动微流控反应器通常在低雷诺数下操作，限制了混合效率。

图1.主动微流控反应器在生物医用纳米颗粒合成中的应用综述。

图2.La-Mer's图表示单分散合成纳米粒子所需的浓度分布。

图3.用于合成纳米粒子的声学辅助微流控反应器。

图4.利用声场辅助微流控反应器合成的纳米粒子尺寸的表征。

图5.用于合成纳米粒子的压力辅助主动微流控反应器。

图6.利用压力辅助微流控反应器合成的纳米粒子尺寸的表征。

图7.用于合成纳米粒子的温度辅助主动微流控反应器。

图8.利用温度辅助微流控反应器合成的纳米粒子尺寸的表征。

图9.用于合成纳米粒子的磁场辅助微流控反应器。

图10.利用磁场辅助微流控反应器合成的纳米粒子的表征。

图11.利用主动微流控反应器路线合成纳米粒子及其在生物医学中的应用和潜在挑战。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D3TB00057E