【水凝胶微球案例】制备GelMA凝胶微球，这个方法简单又高效！

水凝胶微球作为一种先进的功能材料，在多个领域均具有重要的应用价值，尤其是作为细胞载体，它可以很好地模拟细胞在体内的生存环境，为细胞提供一种新颖的3D培养方式。

甲基丙烯酰化明胶（GelMA）为双键改性明胶，是具有光敏性的生物材料，配合光引发剂使用时能在蓝光或紫外光下迅速交联固化，形成具有一定强度的三维结构。GelMA具有优异的生物相容性、强化的细胞黏附能力以及可调节的物理化学特性，在组织工程中广泛应用。

基于液滴微流控技术生成的微球因其尺寸、结构和组成便于调控，是构建水凝胶微球的理想平台。我们提供全面的微液滴制备工作站，配备毛细管微流控芯片，仅需简单的操作，即可制备出GelMA水凝胶液滴。将这些液滴置于紫外光照射下引发聚合，能够形成具有高单分散性的GelMA水凝胶微球，为细胞培养和组织工程提供一种高效、可靠的解决方案。

1）实验材料

分散相（水相）：含1% 2- 羟基-4’-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮 (光引发剂) 的5%GelMA 溶液；

连续相：含5wt% 聚甘油蓖麻醇酸酯（PGPR）的中链甘油三酯（MCT）；

收集相：同连续相；

2）实验仪器
芯片：MONO型号毛细管液滴微流控芯片；

液滴微流控工作站：DMF-3G；

1）微液滴的制备

• 将一定量的分散相和连续相溶液分别吸入10毫升的注射器中，并将其固定在工作站的注射泵上。  

• 使用特氟龙（PTFE）导管，一端通过鲁尔接头与注射器连接，确保连接牢固无泄漏。另一端通过倒锥接头与微流控芯片（MONO芯片）进液口连接。

• 将特氟龙导管通过倒锥接头与芯片的收集口连接，作为收集管使用，以便收集生成的乳液液滴。

• 取适量收集相至收集瓶中，并确保收集管的出液端浸没在收集相中，以便液滴能够顺利进入收集相。

• 在工作站上设定分散相和连续相的流速。启动注射泵，使分散相和连续相在微流控芯片中流动并相遇，形成乳液液滴。通过调整两相的流速，可以调控液滴的尺寸。

• 生成的乳液液滴在收集相中收集后，可以进行进一步的分析和应用，如粒径分布、后续固化等。

2）微液滴的紫外（UV）固化

微液滴由出口处流出，在外界给予强度为 6.9 mW/cm² 紫外光照射，使其光交联，控制光交联时间，从而形成GelMA 水凝胶微球。

图1. 在MONO芯片的微通道内液滴的实时生成图像，比例尺为200 μm。

图2.  (a)为 GelMA 微滴的光学显微镜图片; (b)为 GelMA 微滴的粒径分布，平均粒径为203 μm。

图3.  (a)为 GelMA 微滴UV固化后的光学显微镜图片; (b)为 GelMA 水凝胶微球的粒径分布，平均粒径为200 μm。

[1] 何家辰,刘畅,陈迟迟,等.制备负载细胞可注射微球及体外评价.中国组织工程研究, 2022, 26(28):6.

[2] 张彩云等. 基于液滴微流控的细胞凝胶微球研究进展. 生物工程学报, 2023, 39(1): 74-85.

[3] Zhao, X., Liu, S., Yildirimer, L.,et al. Injectable Stem Cell-Laden Photocrosslinkable Microspheres Fabricated Using Microfluidics for Rapid Generation of Osteogenic Tissue Constructs. Advanced Functional Materials, 2016, 26(17), 2809–2819.