利用微流体合成“智能”微凝胶

微凝胶,顾名思义属于微米级的凝胶颗粒,这种颗粒已在药物输送、细胞包覆、纳米反应器和生物传感器等研究领域中展现出了潜在的应用价值。“智能”微凝胶在某些物理激励(如酸碱条件、温度等)下可以自由膨胀或收缩,在形变过程中颗粒上的平均孔洞尺寸可迅速的且可逆的变化,这种特性使得“智能”微凝胶可以较好地应用于药物输送,如在特定的环境下触发药物释放。

通常情况下,微凝胶可通过反相乳液聚合(inverse emulsion polymerization)或者沉淀法(precipitation-based method)制备而成,但是这两种方法均存有缺陷,前者容易合成出性能不稳定的微凝胶,后者无法合成出特定尺寸的微凝胶。其他的合成途径是通过使用微流体装置制备数量众多的单体凝胶颗粒,期间需要在微米尺寸下控制流体速度,这样才能获得均匀的且尺寸小的初级凝胶滴。

加拿大麦克马斯特(McMaster University)大学化学工程和机械工程的科学家们设计了一种新型微流体装置,这种装置可以同时合成液滴并能够均匀混合两种可发生反应的功能高分子材料,最终可获得共价交联型“智能”微凝胶,如下图所示。微流体装置可用于混合酰肼基高分子和醛基高分子并制备出腙类交联网,其在细胞内pH下可以存在几周,在生理pH下可以存在几个月。

Todd Hoare教授表示,研究团队的未来工作将集中于探索这些微凝胶的容量,及其在药物输送与释放、包覆单个细胞上的应用。

总之,Hoare教授为我们开辟了一种通用性强且可靠的微凝胶合同方法及装置,这些新知识必将促进微凝胶在药物释放、细胞包覆或者酶生物传感器上广泛的应用。

Xu Guangchen About Xu Guangchen

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。