微流控与ES-DMA的完美结合，实现透明质酸水凝胶的精准合成-北京永康乐业科技发展有限公司

导读：

近期，国立清华大学化工系研究团队与国家同步辐射研究中心的研究人员合作，提出了一种结合微流控合成和电喷雾-差分迁移率分析（ES-DMA）的新方法，用于实时定量分析微流控水凝胶的交联过程，成功应用于精确控制透明质酸水凝胶的粒径分布和特性。相关研究以“Real-time quantification of microfluidic hydrogel crosslinking via gas-phase electrophoresis”为题目，发表在期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上。

本文要点：

1、本研究提出了一种新颖的方法，通过微流控平台结合电喷雾-差分迁移率分析（ES-DMA），实现了交联透明质酸（HA）水凝胶的控制合成和实时表征。

2、通过精确控制微流控环境中的关键合成参数，包括pH、温度、反应时间和HA与交联剂（1,4-丁二醇二缩水甘油醚，BDDE）的摩尔比，成功合成了具有定制化尺寸和性能的HA水凝胶。

3、集成的ES-DMA系统可对水凝胶粒径和分布进行快速、在线分析，从而能够实时监测和合成过程优化。

4、此外，采用小角X射线散射（SAXS）作为ES-DMA分析的补充，为合成水凝胶内部结构和交联程度提供了有价值的见解。

5、研究结果表明，粒径分布与合成条件之间存在强相关性，展示了该方法在高通量合成均匀水凝胶纳米颗粒方面的潜力，为药物传递、组织工程和生物材料等应用奠定了基础。

微流控平台在合成透明质酸（HA）水凝胶中具有多个显著优势：

1、精确控制合成参数：微流控技术能够对合成过程中的关键参数（如pH、温度、反应时间和前体比）进行精确调节，从而实现水凝胶的定制化合成。

2、均匀性和重复性：通过微流控系统，可以生成均匀的油包水乳液，确保反应物的均匀混合，进而提高水凝胶的均匀性和批次间一致性。

3、实时监测与优化：集成的电喷雾-差分迁移率（ES-DMA）系统能够实时监测水凝胶的粒径和分布，提供快速反馈，便于优化合成过程。

4、高通量合成：微流控平台能够实现高通量的水凝胶合成，适合大规模生产，满足不同应用需求。

5、减少试剂消耗：微通道的高表面积与体积比特性使得样品和试剂的消耗量显著减少，降低了成本。

6、提高反应速率：微流控系统的高效混合和传质特性能够加快反应速率，缩短合成时间。

这些优势使得微流控平台成为合成高性能透明质酸水凝胶的理想选择，推动了药物递送和组织工程等领域的发展。

电喷雾-差分迁移率分析（ES-DMA）在水凝胶表征中作出了重要贡献，具体如下：

电喷雾-差分迁移率分析（ES-DMA）在水凝胶的表征中起着重要作用。首先，ES-DMA能够实时监测合成过程中水凝胶的粒径和粒径分布，通过分析粒子的电动迁移率来获取粒子的尺寸信息。这种方法具有高分辨率，能够在几分钟内提供粒径分布数据，从而加速水凝胶的优化过程。
其次，ES-DMA与微流控合成系统的结合，使得在合成过程中可以进行在线分析，实时反馈合成条件的变化对水凝胶特性的影响。这种实时监测能力使研究人员能够快速调整合成参数（如pH、温度、反应时间和前体比），从而实现对水凝胶特性的精确控制。
最后，ES-DMA的结果与小角X射线散射（SAXS）分析相结合，提供了关于水凝胶内部结构和交联程度的深入见解，进一步验证了粒径分布的准确性。这种综合分析方法为水凝胶的特性优化和应用开发提供了强有力的支持。