基于流动聚焦原理设计微流控芯片装置

多孔微凝胶具备独特的拓扑结构，可为细胞附着在其表面增殖提供更多的空间，是生物医学研究中的一种极具潜力的支架材料。在以往的报道中，以GelMA微凝胶为例的多孔结构一般采用梯度冷却等方式得到，这需要对冷冻温度和时间进行严格的摸索与控制，还往往伴随有冷冻干燥和细胞负载前溶胀、膨胀等繁琐的操作过程。因此，一种更为简单、可控的多孔GelMA微凝胶制备方法有待开发。

近日，中科院大连化学物理研究所秦建华团队等人创造性地基于液滴微流控所具备的独特的混沌效应对GelMA预聚物与环氧乙烷（PEO）进行原位混合，利用PEO在GelMA微凝胶固化时的占位作用，成功实现了多孔GelMA微凝胶在芯片上的一步制备。通过进一步探究发现，人骨髓间充质干细胞（hMSCs）和脐静脉内皮细胞（HUVECs）在微凝胶表面展示出极好的黏附与快速增殖能力。相关研究以“One-Step Generation of Porous GelMA Microgels by Droplet-Based Chaotic Advection Effect”为题，于近日发表在Advanced Materials Technologies期刊上。

多孔GelMA微凝胶制备原理

研究人员基于流动聚焦原理设计并制作了如下的微流控芯片装置，该装置具备液滴产生功能，包含的两段蛇形通道分别用作液滴内容物的原位混合与光聚，多孔GelMA微凝胶可在芯片上原位产生并基于收集池进行简单收集。

多孔GelMA微凝胶的生成和应用示意图

液滴混沌对流效应

微观尺度下液体通常表现出层流状态，有意思的是当受到油相剪切后，液体受到剪切被转换为液滴态，橙色和蓝色两相被快速混合转变为较为均一的绿色液滴，这种性质为利用PEO对GelMA微凝胶的原位致孔提供了机会。

微通道内液滴的混沌对流效应及形态控制

多孔GelMA微凝胶性能表征

研究人员对GelMA微凝胶进行了实际制备，得到的微凝胶尺寸和孔隙范围简单可控，在用于hMSCs培养时，细胞可以维持良好的干性，在组织工程等领域展示出极大的应用潜力。

多孔GelMA微凝胶制备与表征

微凝胶培养的hMSCs的活性、增殖和基因表达

审核编辑：郭婷