水凝胶微球因其高含水量、生物相容性及刺激响应性，在药物控释、细胞封装和传感器等领域展现出潜力。然而，传统制备方法（如乳液法、喷雾干燥法）存在尺寸分布宽、结构均一性差等问题。

微流控技术实现水凝胶微球尺寸定制

1 尺寸调控的流体力学原理

微流控芯片中，水凝胶前驱体液滴的尺寸主要由两相流速比（Q_d/Q_c）和通道几何参数决定：

流动聚焦（Flow Focusing）：通过收缩通道提高剪切力，生成单分散液滴（CV<5%）。T型通道（T-junction）：适用于高通量生产，但尺寸分布较宽（CV≈10%）。通过引入电场或磁场辅助，可进一步缩小尺寸至10 μm以下。

2 尺寸依赖性性能优化

药物递送：小尺寸微球可穿透特定Blood vessels壁，实现靶向积累。

细胞封装：大尺寸微球为细胞提供三维生长空间。

微流控技术实现水凝胶微球结构定制

1 内部结构的多级调控

单核/多核结构：通过调节两相黏度比（μ_d/μ_c），可控制液滴内部相分离。Janus结构：利用双进口微流控芯片，将两种不同水凝胶预聚液（如GelMA与HAMA）同步注入，通过界面张力平衡形成半球异质结构。Janus微球可实现双重功能（如一侧负载药物、另一侧促进细胞黏附）。

2 表面拓扑结构修饰

微图案化：在微流控通道内壁刻蚀微米级凹槽，诱导液滴表面形成规则褶皱结构。此类微球可增强与组织的机械互锁，提高伤口敷料的黏附强度（剥离力提升2.5倍）。

纳米颗粒自组装：通过在连续相中添加磁性Fe₃O₄纳米颗粒，可在液滴表面形成均匀包覆层。磁性微球在外加磁场作用下可实现定向聚集。

微流控技术实现水凝胶微球性能定制

1 刺激响应性设计

pH响应：在GelMA中引入丙烯酸（AA）共聚单体，制备的微球在特定酸性环境（pH 6.5）中溶胀率较生理环境（pH 7.4）提高，实现药物按需释放。

光响应：通过掺杂光热剂（如金纳米棒），HAMA微球在近红外光照射下局部升温，触发药物释放。

2 生物功能化修饰

细胞黏附配体：在微球表面共价接枝RGD肽，可提高内皮细胞黏附率。

酶响应降解：引入基质金属蛋白酶（MMP）敏感肽段，使微球在特定微环境中特异性降解，降低系统性Poison 性。