导读：
近期，四川大学巨晓洁教授、褚良银教授团队采用微流控技术制备了具有均一尺寸、可调弹性和降解特性的单分散京尼平交联明胶-壳聚糖复合（GGC）微球，并验证其在栓塞治疗中的应用潜力。相关研究以“Controllable Preparation and Performances of Monodisperse Genipin-Cross-Linked Gelatin–Chitosan Composite Embolic Microspheres”为题目，发表在期刊《Langmuir》上。
本文要点：
1、本研究首次报道了单分散京尼平交联明胶-壳聚糖复合（GGC）栓塞微球的可控制备，这些微球具有均匀的尺寸和可调节的弹性及降解特性。
2、在微流体装置中，以明胶和壳聚糖水溶液为分散相，制备单分散乳液液滴作为模板液滴，并转移到含有京尼平的收集浴中实现明胶和壳聚糖的化学交联。
3、微球尺寸可通过调节流速和微流控器件尺寸控制，而弹性和降解速率则通过调整明胶/壳聚糖摩尔比、壳聚糖脱乙酰度及降解溶液中的酶浓度进行调节。
4、本研究还基于Box-Behnken响应面法建立了降解体积缩减预测模型，验证了GGC微球在体外栓塞芯片中的良好栓塞性能，为实现高效、可定制的栓塞治疗提供了新方向。
制备GGC微球的主要材料包括：
明胶（Gelatin）：作为分散相材料之一，与壳聚糖混合，形成微球的基本骨架，提供结构支持。
壳聚糖（Chitosan）：同样作为分散相材料，与明胶协同作用，调节微球的弹性和降解性能，增强生物相容性。
京尼平（Genipin）：作为化学交联剂，在收集液中扩散进入液滴内，促进明胶与壳聚糖的交联反应，从而提高微球的机械强度和生物降解性。
正辛醇（n-Octanol）：作为连续相介质，维持微流控制备过程中液滴的稳定性，确保微球的均匀性。
Span 80：作为乳化剂，降低连续相的表面张力，确保分散液滴的均一性。
在微流控装置中，通过调整连续相与分散相的流速比（Rvo/vi）以及装置的特征尺寸，可以对微球的尺寸进行有效调控。具体如下：
流速比的影响：在固定微流控装置特征尺寸下，随着连续相与分散相的流速比（Rvo/vi）增加，乳液液滴（即模板液滴）的尺寸呈现出线性减小的趋势。
装置特征尺寸的影响：在相同的流速比下，增加微流控装置注射管和收集管的内径比（Di/Dc），液滴尺寸明显增大，例如，当Di/Dc从60/300μm增加至250/700μm时，液滴尺寸约增大2.75倍。
线性关系的建立：乳液模板液滴的尺寸与生成的GGC微球尺寸存在线性关系，可通过实验公式进行精准预测。
因此，通过调整流速比和装置特征尺寸，可实现对模板液滴及最终GGC微球尺寸的精确调控与预测。
图1.单分散京尼平交联明胶-壳聚糖复合（GGC）微球制备示意图。
单分散GGC微球的具体制备步骤如下:
1、制备分散相溶液：
壳聚糖溶解于去离子水中，并加入适量乙酸；
在约40°C条件下加入明胶，持续搅拌3小时至其完全溶解；
最终获得壳聚糖和明胶的混合溶液，作为分散相。
2、制备连续相：
以正辛醇为连续相，并加入4%的Span 80作为乳化剂。
用正辛醇溶液（含一定浓度的京尼平）作为收集浴。
3、生成液滴模板：
通过注射泵将分散相与连续相分别注入微流控装置；
调节流速比（Rvo/vi）和微流控装置的特征尺寸，生成均一的单分散液滴模板。
4、交联反应：
液滴模板进入含京尼平的收集浴后，京尼平扩散至液滴内，与明胶和壳聚糖进行化学交联，固化为微球。
5、微球清洗和干燥：
用异丙醇清洗以去除正辛醇，再用去离子水清洗以去除残余杂质；
在室温下干燥72小时，获得最终的GGC微球。
通过上述步骤，可制备具有均匀粒径和可调理化特性的单分散GGC微球。
图2.京尼平浓度对GGC微球膨胀（a）和弹性（b）特性的影响。用于表征的微球数量为n=50。
图3.微流控装置的特征尺寸以及连续相和分散相流速对模板液滴和生成的GGC微球尺寸的影响。
图4.连续相和分散相流体的粘度及流速，以及注射管锥形喷嘴内径对明胶-壳聚糖模板液滴和GGC微球尺寸的影响。
图5.（a,b）明胶/壳聚糖的摩尔比（Rgel）对模板液滴和GGC微球尺寸（a）以及GGC微球膨胀/收缩特性（b）的影响；（c,d）明胶/壳聚糖摩尔比（Rgel）对GGC微球力-位移曲线（c）和杨氏模量（d）的影响。用于表征的微球数量为n=50。
图6.不同条件下体外降解引起的GGC微球体积变化。
图7.不同条件下体外降解引起的GGC微球形态变化的SEM图像。
图8.体外降解引起的GGC微球体积收缩比的计算值与实验值的误差分析。
图9.不同条件下体外降解引起的GGC微球体积收缩比的拟合曲线（a,c,e）以及计算值（方程6）与实验值的误差分析（b,d,f）。
图10.GGC微球的栓塞性能。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c03968
