关节软骨是覆盖在关节表面的光滑、有弹性的结缔组织，由于缺乏直接的血液和淋巴供应，其自我修复能力较差。目前的临床修复方法存在诸多挑战。近年来，水凝胶微球因其独特的结构和功能而受到广泛关注，在关节软骨损伤修复方面显示出巨大的潜力。

近期，青岛大学附属医院骨科李涛副教授发表综述，全面概述了软骨损伤修复的当前策略，并总结了水凝胶微球的材料及制备方法。此外，文章强调了水凝胶微球在软骨修复中的多重作用，包括炎症控制、软骨细胞代谢调节、药物和细胞递送、润滑改善以及内源性干细胞的募集。最后，讨论了水凝胶微球的应用前景，指出了当前面临的挑战和局限性，为未来软骨损伤修复的研究和实际应用提供了重要见解。相关研究成果以“Preparation of hydrogel microsphere and its application in articular cartilage injury”为题目发表于期刊《Materials Today Bio》。

本文亮点：

1、总结了水凝胶微球在关节软骨损伤修复中的应用。

2、描述了水凝胶微球的各种制备方法。

3、概述了水凝胶微球在关节软骨损伤中的作用。

一张图读懂全文：

水凝胶微球是一种由亲水性聚合物通过交联制备而成的纳米级球形颗粒。它们维持水凝胶的基本特性，同时提供了可注射的优势，使其能够以微创方式输送细胞和生物制剂，用于治疗应用。以下是水凝胶微球在医学领域的一些潜在应用：

1、软骨损伤修复
水凝胶微球能够作为支持结构，促进软骨细胞增殖和分化，加速损伤部位的再生，从而有效修复软骨损伤。

2、药物递送平台
水凝胶微球能够负载药物和生物活性分子，并通过控制释放速率，实现持续释放，增加治疗效果。

3、细胞递送
利用水凝胶微球作为细胞递送系统，可以改善细胞存活率和附着能力，帮助传递干细胞或其他治疗细胞至受损区域。

4、组织工程
结合3D打印和微流控技术，水凝胶微球可用于构建复杂的生物支架，支持体内组织再生，特别是在软骨、神经和肌肉组织工程方面。

5、炎症控制与免疫调节
水凝胶微球能够通过调节局部微环境和释放抗炎因子，减少炎症反应，促进愈合过程。

6、个性化医疗
通过调整水凝胶微球的组成和结构，可以满足不同病人具体的治疗需求，推动个性化医疗的发展。

7、肿瘤治疗
水凝胶微球可用于直接递送抗癌药物至肿瘤区域，提高局部药物浓度，从而提升治疗效果。

8、伤口愈合
具有抗菌和促愈合特性的水凝胶微球可用于伤口敷料，促进伤口修复。

微流体技术在制备水凝胶微球时具有以下优势：

1、尺寸和形状的一致性
微流体技术能够精确控制流体流速和微通道结构，从而实现高一致性的微球尺寸和形状。这种一致性对生物医学应用至关重要，可以提高产品的可重复性和效果。

2、多功能性
微流体系统整合了多个功能模块，如交联反应和表面改性，使得生成的水凝胶微球能够具备多种功能，适用于不同的治疗需求。

3、反应条件的精确控制
微流体技术可以精确调控化学浓度、pH值等反应条件，这使得研究人员能够对水凝胶的物理和化学特性进行微调，以优化其性能。

4、高效快速的生产
该技术通过在微通道内控制液体流动，可以快速和高效地生产水凝胶微球，适合于规模化生产。

5、较低的物料损失
微流体技术通常具有较低的物料损失率，相比传统制备方法，能够提高材料利用率。

6、适用于生物相容材料的制备
微流体技术能在较温和的条件下处理生物相容材料，减少对活细胞和生物活性分子的损伤，使得这类材料在医疗应用中更为安全有效。

因此，微流体技术在制备水凝胶微球方面能够提供精准、快速且高效的解决方案，促进其在再生医学等领域的应用。

图1.水凝胶微球的制备及其在关节软骨损伤修复中的作用。

图2.骨软骨单位的结构及其组成示意图。

图3.水凝胶微球制备方法示意图。

图4.TLC-R的制造工艺及其在OA治疗中的应用。TLC-R是通过微流体和化学交联技术的结合制造的。它可以通过招募促炎巨噬细胞和MSCs、减轻炎症、促进软骨细胞分化、调节软骨细胞代谢和改善润滑来治疗OA。TLC-R在骨关节炎治疗中有效。

图5.高渗透性靶向骨/软骨线粒体水凝胶微球的制备与表征。

图6.体内水凝胶微球用于关节软骨再生修复的示意图。

图7.G/S水凝胶微球的润滑性能测试。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.101641