摘要
水凝胶微球因其生物相容性好、比表面积大、柔软度高等优点在生物医学上具有广泛的运用，如药物递送、细胞培养、组织工程、生物传感等。水凝胶微球可作为微载体，安全有效地包裹和递送药物和细胞等活性成分，并通过自身的降解特性、多孔结构等释放活性成分，达到治疗疾病的目的。目前，工业上已有多种技术用于水凝胶微球的制备，如悬浮聚合、分散聚合、乳液聚合等，但通常得到的水凝胶微球单分散性差、尺寸和成分不均一。通过液滴微流控技术制备得到单分散液滴模板，并通过模板固化随后生成微球的方式受到研究人员的青睐。微流控技术在乳化过程的精确控制可以实现活性成分的均匀负载，并确保了微球的单分散性。然而，目前的微流控平台很难实现微球的高通量生产，难以满足实际应用中对大量水凝胶微球的需求。台阶乳化微流控技术在乳化过程可以提供高通量、单分散的乳液液滴，为水凝胶微球的高通量制备提供了有效的策略。 本论文的主要研究工作是基于台阶乳化微流控平台，提供了一种生物医用水凝胶微球高通量生产的解决方案，并通过在乳化过程包裹活性成分，实现水凝胶微球的光热响应、药物递送、细胞培养等应用。具体工作如下： （1）台阶乳化微流控芯片的制备和表征：设计台阶乳化通道并通过软光刻法制备得到台阶乳化PDMS-玻璃芯片。对芯片微通道进行疏水处理使芯片可用于制备水凝胶前体的液滴模板。在高速相机下观察液滴生成过程，并光学显微镜记录液滴的形貌、大小；调节流速、运行时间和分散相浓度对芯片的稳定性能进行表征。 （2）BP/GelMA水凝胶微球的制备和表征：通过对明胶改性得到可光交联的GelMA水凝胶，以黑磷纳米片（BPs）和GelMA水凝胶前体的混合溶液作为分散相液体，通过台阶乳化生成液滴并在紫外照射下固化生成BP/GelMA水凝胶微球。在光镜和电镜下表征微球的形貌，并探究近红外光照射下微球的光热响应能力。 （3）探究GelMA水凝胶微球的生物医学应用：将大分子药物和小分子药物分别通过台阶乳化技术包裹在BP/GelMA微球中，分析近红外光照射下两类药物的可控释放。将抗癌药物DOX包裹在微球内，并将载DOX微球与HepG2肿瘤细胞共同培养，探究其对肿瘤细胞的体外杀伤作用。另外还证明了GelMA微球的生物相容性和支持细胞黏附增殖的能力。
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