持续给药系统（SDDS）因其可调控释放动力学和减少给药频率等优势，成为替代传统给药途径的重要策略。然而，传统制备方法存在粒径分布不均、包封效率低、批次差异大等问题，限制了工业化生产和临床应用。微流控技术凭借对微通道流体的精准操控和高通量特性，在制备单分散液滴及复杂结构载体方面展现出独特优势。
近期，河北科技大学化学与制药工程学院李志伟副教授等人发表综述，系统阐述了液滴微流控技术在持续药物递送系统中的创新应用，重点分析了微通道设计、功能化载体构建及聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微球的精准调控策略。该研究通过整合微流控技术的高通量与可控性优势，揭示了其在改善药物载体均一性、包封效率及释放动力学方面的突破性进展，同时探讨了当前规模化生产的技术瓶颈与未来智能化优化方向。相关研究成果以“Recent advances of sustained drug delivery system using droplet microfluidic platforms”为题目，发表在期刊《Journal of Drug Delivery Science and Technology》上。
本文要点：
1、本文首先介绍了微流控液滴的形成原理、器件材料、加工技术及微通道结构设计。
2、系统总结了基于微流控技术的新型药物递送平台，涵盖乳液、脂质体、微球、微凝胶和聚合物纳米粒子的制备方法与核心优势。
3、重点分析了PLGA材料在口服、肺部、关节注射及眼内给药等模式中的应用进展，强调其通过分子量、组成比例及表面修饰实现精准控释的关键作用。
4、本综述还探讨了微流控技术在规模化生产中的挑战，并提出智能化与跨学科融合的未来发展方向。
一张图读懂全文
微流控技术在药物递送中相比传统技术具有以下核心优势：
1、精准控制与均一性
粒径单分散性：通过调控微通道几何结构（如T型结、流动聚焦）和流体参数（流速比、毛细数），可制备CV（变异系数）<3%的单分散液滴，显著优于传统乳化法的多分散性（PDI>0.2）。例如，PLGA微球的PDI可低至0.001。
载药量可控：微流控的层流特性支持药物与载体材料的均匀混合，包封率可达90%以上（传统方法通常<70%）。
2、复杂结构的高效构建
多重乳液与核壳结构：单步法生成W/O/W或O/W/O乳液（产率>90%），适用于多药协同递送。例如，抗癌药与免疫调节剂的分区负载。
功能化修饰集成：在液滴生成过程中直接集成靶向配体（如叶酸）或响应性材料（如温敏水凝胶），避免传统多步修饰的复杂性。
3、高通量与可扩展性
并行化生产：采用多层微通道设计（如含1200个并行发生器），液滴生成速率可达104滴/秒，产量提升至克级/小时（传统批次生产仅毫克级/小时）。
连续化工艺：微流控与在线固化（如紫外聚合）、溶剂挥发联用，实现“合成-纯化-封装”全流程连续操作，减少人工干预。
4、低消耗与高重现性
试剂消耗减少：微升级流体体积（10-6L）降低原料成本90%以上，尤其适合昂贵生物药（如抗体、mRNA）。
批次一致性：微流控的封闭环境避免外界污染，批次间差异<5%（传统方法差异常>20%）。
5、智能响应与定制化设计
环境触发释放：结合pH敏感（如丙烯酸修饰PLGA）、ROS响应（如硫酮基团）或酶解（如MMP底物肽链）材料，实现病灶特异性释药。例如，肿瘤微环境中释放速率提升5倍。
个性化适配：通过调整微流控参数（如流速、温度），快速定制不同患者需求的载体（如儿童剂量微球、靶向突变位点的脂质体）。
6、跨学科融合潜力
与AI结合：机器学习模型（如卷积神经网络）可预测微流控参数对载体性能的影响（如释放曲线R²>0.95），加速配方优化。
联用先进技术：微流控-Raman联用实现原位检测药物分布，或与3D生物打印结合构建仿生递送系统（如血管化组织支架）。
图1.微流控装置中生成液滴的主要几何结构：（a）T形结；（b）流动聚焦；（c）共流；（d）膜乳化；（e）垂直台阶；（f）水平台阶。
图2.T型结微通道中液-液两相流的（a）流型和（b）过渡线。
图3.共流结构：（a）流态；（b）液滴直径与流速比的函数关系；（c）滴落向喷射过渡的状态图。
图4.一步与两步微流控法制备乳液的示意图，包括轴对称共流结构（a）、数值模型构建（b）及双T型结装置（c）。
图5.制备（a）脂质体、（b）微球、（c）微凝胶和（d）聚合物纳米粒子的微流控方法。
图6.PLGA合成和降解的示意图。
图7.（a）毛细管微流控产生的Gef-PLGA微粒示意图。（b）PLGA液滴的光学照片。比例尺为100μm。（c）载药PLGA微球，比例尺为50μm。（d）生成的PLGA微球的统计尺寸分布（n=100）。（e）微球的SEM图像，比例尺为20μm。（f）微球在37℃下的释药曲线。
图8.亮丙瑞林-PLGA微球的释放机制图。
图9.PLGA微球规模化生产的微流控设备设计：（a）单个结构内的液滴破碎过程，（b）发生器阵列的并行集成，（c）并行发生器和获得的液滴的显微照片，（d）并行发生器装置的布局，（e）几何级数分支通道设计实现百倍通量提升。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jddst.2025.106806
