多孔微凝膠具備獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可為細(xì)胞附著在其表面增殖提供更多的空間，是生物醫(yī)學(xué)研究中的一種極具潛力的支架材料。在以往的報(bào)道中，以GelMA微凝膠為例的多孔結(jié)構(gòu)一般采用梯度冷卻等方式得到，這需要對(duì)冷凍溫度和時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的摸索與控制，還往往伴隨有冷凍干燥和細(xì)胞負(fù)載前溶脹、膨脹等繁瑣的操作過(guò)程。因此，一種更為簡(jiǎn)單、可控的多孔GelMA微凝膠制備方法有待開(kāi)發(fā)。

近日，中科院大連化學(xué)物理研究所秦建華團(tuán)隊(duì)等人創(chuàng)造性地基于液滴微流控所具備的獨(dú)特的混沌效應(yīng)對(duì)GelMA預(yù)聚物與環(huán)氧乙烷（PEO）進(jìn)行原位混合，利用PEO在GelMA微凝膠固化時(shí)的占位作用，成功實(shí)現(xiàn)了多孔GelMA微凝膠在芯片上的一步制備。通過(guò)進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）和臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）在微凝膠表面展示出極好的黏附與快速增殖能力。相關(guān)研究以“One-Step Generation of Porous GelMA Microgels by Droplet-Based Chaotic Advection Effect”為題，于近日發(fā)表在Advanced Materials Technologies期刊上。

多孔GelMA微凝膠制備原理

研究人員基于流動(dòng)聚焦原理設(shè)計(jì)并制作了如下的微流控芯片裝置，該裝置具備液滴產(chǎn)生功能，包含的兩段蛇形通道分別用作液滴內(nèi)容物的原位混合與光聚，多孔GelMA微凝膠可在芯片上原位產(chǎn)生并基于收集池進(jìn)行簡(jiǎn)單收集。

多孔GelMA微凝膠的生成和應(yīng)用示意圖

液滴混沌對(duì)流效應(yīng)

微觀尺度下液體通常表現(xiàn)出層流狀態(tài)，有意思的是當(dāng)受到油相剪切后，液體受到剪切被轉(zhuǎn)換為液滴態(tài)，橙色和藍(lán)色兩相被快速混合轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為均一的綠色液滴，這種性質(zhì)為利用PEO對(duì)GelMA微凝膠的原位致孔提供了機(jī)會(huì)。

微通道內(nèi)液滴的混沌對(duì)流效應(yīng)及形態(tài)控制

多孔GelMA微凝膠性能表征

研究人員對(duì)GelMA微凝膠進(jìn)行了實(shí)際制備，得到的微凝膠尺寸和孔隙范圍簡(jiǎn)單可控，在用于hMSCs培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞可以維持良好的干性，在組織工程等領(lǐng)域展示出極大的應(yīng)用潛力。

多孔GelMA微凝膠制備與表征

微凝膠培養(yǎng)的hMSCs的活性、增殖和基因表達(dá)

審核編輯：郭婷