导读：

近期，南京师范大学叶超副教授、施天穹副教授、王月桐等发表综述，总结了常见的刺激响应型水凝胶及其微流控制备方法，并探讨了这些微粒在不同领域的应用。相关研究内容以“Microfluidic synthesis of stimuli-responsive hydrogel particles”为题目发表于期刊《Applied Materials Today》。

本文要点：

1、刺激响应性水凝胶是一种具有敏感刺激反馈能力、可控转化性能和良好生物相容性的材料。温度、光照、pH值、电场和压力等环境因素可以触发水凝胶的特定响应。

2、与块状系统相比，微流控制备的水凝胶微粒具有高反应效率、低试剂消耗、短反应时间和可控的复杂形态，适用于药物递送、细胞封装与分选、植入式设备、生物传感器等领域。

3、本文综述了常见的刺激响应水凝胶类型及其微流控制备方法，并探讨了这些水凝胶微粒在各个领域的应用。

4、未来，将开发针对特定应用的更复杂和定制化的水凝胶微粒，以及更精细的微流控制造策略，以期为人类生活和技术发展做出重要贡献。

一张图读懂全文：

微流控技术在水凝胶微颗粒的合成中具有以下独特优势：

1、精确控制颗粒尺寸和形状：微流控技术能够在微米级通道内精确操控流体，从而实现对水凝胶微颗粒尺寸和形状的高度可控性。

2、高反应效率：微流控系统可以在短时间内完成反应，显著提高反应效率，减少试剂消耗。

3、降低交叉污染：每个液滴作为独立的微反应器，有效防止样品之间的交叉污染。

4、高通量筛选：微流控技术能够同时进行多个实验，适合高通量筛选应用。

5、多样化的结构设计：微流控技术可以生成复杂的水凝胶微颗粒结构，如核壳、多孔、Janus和多室形态等，满足不同应用需求。

刺激响应水凝胶微粒在生物医学领域的应用前景广泛，主要体现在以下几个方面：

1、药物传递：刺激响应水凝胶能够实现程序化药物释放，提高药物疗效并减少副作用，适用于靶向治疗。

2、细胞包埋与分选：微流控系统结合水凝胶微颗粒可用于单细胞的高通量筛选和培养，促进细胞工程和再生医学的发展。

3、植入式设备：水凝胶材料可用于组织工程支架，促进细胞生长和血管化，应用于再生医学。

4、生物传感器：水凝胶微粒可用于快速检测生物分析物，如葡萄糖、DNA等，具有广泛的生物医学应用潜力。

5、单细胞测序：结合微流控技术，水凝胶微粒可用于单细胞基因组扩增，提高测序效率和准确性。

总体而言，刺激响应水凝胶微颗粒的开发和应用将为生物医学领域带来新的机遇，推动个性化治疗和精准医疗的发展。

图1.微流体制备方法、常见刺激类型（活性物质、温度、光、pH、电场和压力）和刺激响应性水凝胶微粒的典型应用。

图2.几种典型的刺激响应水凝胶及其常见来源或用途。

图3.液滴微流体技术生成水凝胶颗粒。

图4.电喷雾技术生成水凝胶颗粒。

图5.微流体制备的响应性水凝胶用于药物递送。

图6.微流控制备的响应性颗粒在细胞封装和分选领域的应用。

图7.响应性微粒在植入式设备中的应用。

图8.响应性微粒在生物传感器和单细胞测序中的应用。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2024.102571