导读：
核壳微粒因其在分析、治疗和诊疗等应用中的潜力而备受关注，特别是在药物靶向释放方面。近期，有研究人员通过一步微流控方法制备了由琼脂糖凝胶核和温敏性聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）水凝胶壳构成的亚毫米级核壳颗粒。这些颗粒在加热时壳层会收缩并释放水分，展现出良好的热响应性，具有潜在的药物控释应用价值。相关研究以“Microfluidic Synthesis and Properties of Thermoresponsive Hydrogel Core–Shell Particles”为题目，发表在期刊《Journal of Composites Science》上。
本文要点：
1、本研究通过一步微流体方法生成亚毫米级可膨胀核壳颗粒。
2、这些颗粒由琼脂糖凝胶核和基于交联聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）的水凝胶壳组成。
3、核的固化通过冷却至溶胶-凝胶温度以下来实现，而壳则通过光引发共聚合固化。
4、颗粒的外壳具有可逆的热响应特性，它在加热时收缩并释放水分，变得疏水。
5、颗粒的转变温度和稳定性主要受壳单体组成的影响，而核材类型的影响较小。
在这项研究中，不同交联剂对颗粒尺寸变化的影响主要体现在以下几个方面：
1、MBBA 交联的 NIPAM 体系：
无论单体浓度如何，MBBA 交联的 NIPAM 颗粒在大约 33℃时尺寸变化显著。这种变化是由于 NIPAM 在超过其体积相转变温度（VPTT）时从亲水性转变为疏水性，导致颗粒壳层收缩并释放水分。
2、部分替换 NIPAM 为 AA：
当部分替换 NIPAM 为 AA 时，尺寸变化有所缓解。具体来说：
替换 1/6 的 NIPAM 为 AA（0.78 M NIPAM 和 0.25 M AA）时，VPTT 增加到超过 56℃。
替换 1/12 的 NIPAM 为 AA（0.85 M NIPAM 和 0.12 M AA）时，VPTT 增加到 38℃。
这表明，随着 AA 的加入，颗粒的热响应性减弱，尺寸变化的温度阈值升高。
3、使用 BDDA 作为交联剂：
当使用 BDDA 代替 MBBA 作为交联剂时，颗粒的机械强度进一步提高，但 VPTT 降低到 33℃。这表明 BDDA 交联的 NIPAM 颗粒在较低的温度下就会发生尺寸变化。
同时，加入 AA 的效果在使用 BDDA 时仍然存在，但不如使用 MBBA 时明显。具体表现为：在 BDDA 交联的体系中，加入 AA 会略微缓解尺寸变化，但这种缓解不如在 MBBA 交联系统中明显。
微流控技术在合成核壳粒子方面具有以下几个主要优势：
1、精确控制粒子尺寸和形态：微流控技术能够通过调节流速和其他参数，制备出尺寸均一的微米至亚毫米级粒子，确保粒子的形态一致性。
2、一步法合成：该技术能够在一个步骤内完成粒子的形成、固化和功能化，简化了传统的多步骤合成过程，提高了效率。
3、材料利用率高：微流控技术能够高效利用单体、交联剂等原料，减少材料浪费。
4、适用于温敏性材料：微流控装置具有可控温区，能够很好地利用温敏性聚合物PNIPAM作为粒子壳层。
5、操作简单高效：微流控方法通常具有较短的制造周期，操作过程相对简单，便于实现规模化生产。
6、多种材料组合：该技术可以灵活地组合不同的水凝胶材料，制备出具有特定功能的复合粒子，拓宽了应用范围。
图1.微流体装置示意图。
图2.毛细管几何形状和液滴形成的详细视图。
图3.具有MBBA交联PNIPAM壳的复合颗粒在（a）26℃和（b）38℃下的显微图像。NIPAM 0.93 M，MBBA 0.076 M，深色琼脂糖核；箭头表示核和壳之间的空隙。
图4.具有改良壳层的复合颗粒在（a）26℃和（b）38℃下的显微图像。NIPAM 0.85 M，AA 0.12 M，BDDA 0.076 M，深色琼脂糖核；箭头表示核和壳之间的空隙。
图5.粒径随温度的相对变化，取决于壳和核的组成。
图6.复合颗粒（a）在干燥状态下（在硅胶上干燥3天；暗场图像）和（b）随后浸入水中80分钟的显微图像（带偏振滤光片的透射光；箭头表示核和壳之间的空隙）。核心——2%琼脂糖4018+1%明胶G9391+27%海藻糖；外壳——NIPAM 0.85 M+AA 0.12 M+BDDA 0.062 M。
论文链接：https://doi.org/10.3390/jcs8050162
