水凝胶壳能够实现水相内核的精确区室化，同时根据尺寸和电荷选择性调节跨膜分子转运。液滴微流控技术使单分散多重乳液液滴的生产成为可能，这些液滴是制备水凝胶壳的理想模板。

近期，有研究人员发表综述，系统总结了利用微流控乳液模板（包括单乳液、双乳液和三重乳液）制备水凝胶壳微胶囊的不同策略，并详细探讨了这类微胶囊在药物递送、细胞封装、微反应器和微传感器等领域的应用进展与挑战。相关研究成果以“Microfluidic production of hydrogel-shelled microcapsules and their applications”为题目，发表在期刊《Current Opinion in Colloid & Interface Science》上。

本文要点：

1、重点介绍微流控技术制备水凝胶壳微胶囊的最新进展，并探讨不同应用的最佳设计策略。

2、系统阐述基于不同乳液模板（单乳液、双乳液、多重乳液，重点包括双水相系统ATPS和油层隔离三重乳液）的微流控制备方法。

3、强调水凝胶壳在实现精确区室化、调控跨膜分子传输（尺寸/电荷选择性）及赋予刺激响应性方面的重要功能。

4、详细探讨其在药物载体、细胞封装、微反应器、微传感器四大领域的应用。

5、总结当前挑战（如大规模生产、主动传输机制）并展望未来发展方向（精准药物递送、仿生人工细胞、智能传感系统）。

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图1.基于乳液模板的水凝胶壳制备方法以及其新兴应用的示意图。

图2.（a）W/O单乳液液滴通过界面光聚合制备水凝胶外壳的光镜图（OM）及示意图。（b）油溶性前体通过W/O/W双乳液模板形成水凝胶外壳的过程。（c）基于ATPS的W/W/O双乳液模板制备水凝胶外壳。（d）ATPS体系W/W/W双乳液模板形成水凝胶外壳（无油相）。

图3.（a）毛细管微流控装置生成W/O/W/O三重乳液液滴的示意图及光镜图。（b）利用三重乳液模板制备双网络（DN）水凝胶外壳（PEGDA/海藻酸钙）的过程及OM图。（c）氟碳油中间层（对比十六烷）有效防止前体泄漏，避免水核污染。

图4.（a）治疗阿尔茨海默病的多级键合水凝胶微胶囊结构及药物缓释曲线。（b）抗体负载核壳微囊在不同pH条件（酸性和碱性）下的示意图，以及在高pH（PBS溶液）下的货物释放曲线。（c）温敏性PNIPAm-co-PEGDA微胶囊高温下释放亲水药物的示意图，以及不同温度下相应的光学显微镜图像。（d）含全氟碳油层的PEGDA微胶囊在乙醇/渗透压刺激下触发释放的示意图及相应的光学显微镜图像。

图5.（a）PEG外壳封装人多能干细胞（hPSC）球体向胰腺β细胞分化的过程（光镜图，培养10-28天）。（b）多孔微囊封装β细胞移植后1天（d1）和 7天（d7）的光学和共聚焦显微镜图像，以及三组（β细胞组、β细胞微囊组和对照组）的血糖曲线。

图6.（a）含SOD/CAT酶的逆蛋白石水凝胶（IOHP）微胶囊清除ROS的机制及荧光验证。（b）DN水凝胶外壳（聚丙烯酰胺/海藻酸）保护葡萄糖氧化酶（GOx），通过壳内荧光强度检测葡萄糖浓度。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cocis.2025.101936