研究背景：
海藻酸钠水凝胶因其良好的生物相容性、可调的物理化学性质、优异的凝胶形成和持水能力，在生物医学领域，尤其是在手术敷料、药物递送和组织工程等方面得到了广泛应用。藻酸盐纤维材料具有高表面积、易于制备和操作以及在湿润状态下保持机械强度的特性，被认为是组织修复的有前途的候选材料。
然而，由纯藻酸盐水凝胶纤维制成的敷料在治疗效果上存在局限，特别是在慢性伤口愈合的情况下，它们难以预防细菌感染和促进组织再生。因此，研究人员正在积极探索开发载有活性或治疗成分的海藻酸盐水凝胶纤维，以增强敷料的细胞粘附性、抗菌活性、血液凝固和止血性能，改善其在治疗中的应用效果。
导读：
近期，中国医科大学孙小婷、王小红等人利用共轴毛细管微流控装置制备了包裹pH敏感聚合物微球的海藻酸盐水凝胶纤维，通过调节流速可控制微球尺寸和间距，并利用pH响应性聚合物和羧甲基纤维素赋予纤维选择性药物释放功能，为开发智能手术敷料提供了新思路。相关研究以“Microfluidic Preparation of pH-Responsive Microsphere Fibers and Their Controlled Drug Release Properties”为题目，发表在期刊《Molecules》上。
本文要点：
1、本研究构建了一种毛细管微流控装置，并将海藻酸钠溶液和pH敏感疏水聚合物p(BMA-co-DAMA-co-MMA)溶液引入该装置中，用于制备负载聚合物微球的水凝胶纤维。
2、微球纤维的结构，包括微球的尺寸和间距，可以通过流速来控制，且微球能在酸性pH条件下降解并释放药物。
3、通过羧甲基纤维素（CMC）改性，海藻酸盐水凝胶表现出增强的pH敏感性（在酸性条件下收缩，在碱性条件下膨胀），进而影响内层微球释放分子的扩散速率。
4、微球纤维在肿瘤细胞（如A431和A549细胞）环境中表现出显著降解和药物释放，而在正常细胞环境中药物释放可忽略不计。
5、结果表明，所制备的微球纤维在酸性环境如肿瘤和炎症部位具有选择性药物释放的潜力，可以作为具有正常组织保护特性的智能手术敷料。
连续相（海藻酸钠溶液）和分散相（聚合物溶液）的流速对纤维中微球的尺寸和间距有显著影响，具体如下：
连续相流速的影响：
当连续相流速从15 μL/min增加到55 μL/min时，微球的尺寸减小，而微球之间的间距增大。
这是因为连续相流速的增加，增强了对分散相的剪切力，导致微球尺寸变小，间距变大。
分散相流速的影响：
当分散相流速从1 μL/min增加到0.5 μL/min时，微球的尺寸增大，而微球之间的间距减小。
随着分散相流速的增加，抗剪切作用增强，导致微球尺寸变大，生成频率增加，微球间距减小。
总之，通过调节连续相和分散相的流速，可以有效控制纤维中微球的尺寸和间距。增大连续相流速可以得到尺寸更小、间距更大的微球，而增大分散相流速可以得到尺寸更大、间距更小的微球。这为根据不同应用需求调控微球负载水凝胶纤维的性能提供了便利的方法。
海藻酸钠水凝胶在生物医学应用中的主要优势包括：
1、生物相容性和生物可降解性：海藻酸钠水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，显著减少了在生物体内使用时的免疫反应和排斥反应，同时，它能够在体内逐渐降解，减少长期留存的异物风险。
2、可调节的物理化学性质：海藻酸钠水凝胶的物理化学性质如降解速率和机械强度可以根据需要进行调整，以适应特定的生物医学应用。
3、优异的凝胶形成能力：海藻酸钠遇到钙离子可迅速发生离子交换，生成凝胶，该过程简单可控，便于在生物医学中快速成型和使用。
4、出色的保水性能：海藻酸钠水凝胶能够吸收并保持大量水分，适合作为药物递送系统和伤口敷料，有助于维持伤口湿润环境，促进愈合。
5、易于制备和操作：海藻酸钠水凝胶的制备过程简单，易于大规模生产，且在湿润状态下能保持其形状和结构，便于临床应用。
6、与细胞外基质相似的结构：海藻酸钠水凝胶因其与细胞外基质相似的结构，可作为细胞培养的支架材料，促进细胞附着和生长，用于组织工程和再生医学。
图1.（A）O/W液滴（a）和毛细管中液滴的形成（b）。（B）PLGA液滴（a,b）和PLGA微球@海藻酸钙纤维的形成（c,d）。
图2.不同连续相（A）和分散相（B）流速下的液滴和微球藻酸盐纤维。
图3.连续相流速（A）和分散相流速（B）对微球尺寸的影响。
图4.在不同pH值（pH=5.5和pH=7.4）下的p(BMA-co-DAMA-co-MMA)微球@海藻酸钙纤维（A）和p(BMA-co-DAMA-co-MMA)微球@CMC掺杂海藻酸钙纤维（B）。
图5.在pH=5.5、pH=6.0和pH=7.0条件下的p(BMA-co-DAMA-co-MMA)微球@CMC掺杂海藻酸钙纤维。
图6.A431细胞（A）和A549细胞（B）的pH值随培养时间的变化。
图7.在A431（A）、A549（B）和正常皮肤细胞（C）中微球纤维释放DOX的情况。
Scheme 1.微球纤维的微流控制备示意图。
论文链接：https://doi.org/10.3390/molecules29010193
