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中比先进生物医用材料联合实验室硕士生张小丽综述《Adv Colloid Interfac》:芯壳微球的制备及生物医药领域的应用
发布时间:2021-11-25

        近日,化学工程学院2020级硕士生张小丽和2018级博士生曲清莉以共同第一作者,在国际期刊Advances in Colloid and Interface Science(影响因子12.9),在线发表了题为“Core-shell Microparticles: From Rational Engineering to Diverse Applications”的综述论文(DOI: 10.1016/j.cej.2021.132607)。通讯作者为我校黄超伯教授、博士毕业生华大威和比利时鲁汶大学Stefaan J. Soenen教授。

        由两种或两种以上不同化学成分组成的微米级芯壳聚合物微粒子,在生物医学应用中,其物理和化学性能往往比单一成分的同类粒子更好。在过去的几十年里,人们在可降解的芯壳微球的制备上做出了巨大的努力,使其具有量身定制的结构和复合性能。这类粒子具有一些吸引人的特性: (1)壳能够封装和包装活性分子,如活性药物成分和细胞,从而保护这些敏感材料或分子免受外界的化学和物理变化。(2)它们能够提供了不同的表面官能团,允许粒子表面进一步的化学修饰和生物偶联。(3)利用先进的材料可以生成具有半透膜性质的壳,使其能够与外界环境进行物质交换和信息传递。

        该工作综述了近些年芯壳微球的先进设计方法,如自组装,微流体,同轴电喷法和气辅法。此外,各种芯壳微球在生物医学领域的应用前景,包括人工细胞、给药、细胞培养和用作生物传感器(图1)。该文还总结了现阶段芯壳微球合理设计的一些挑战:(1)通过将各种合成步骤组装到一个装置中,可以很容易地一步制备出结构复杂的芯壳微球,但大规模生产仍是一个值得探讨的问题。(2)生物医学的进步为改进载体载荷的使用提供了新的方法。

        然而,用于装载活性材料的材料太少,因此寻找合适的材料制备芯壳微球的需求尚未得到满足。(3)设计不同的核壳结构,实现不同的功能。例如,在多室芯壳微球中,可以通过级联反应来实现多种酶在某些细胞器或器官中的协同效应。相反,在相同条件下,控制两种不同药物的释放动力学仍然是一个难题。在优化组合方案方面,提出了生物相容性芯壳微球的未来发展方向,并提出了以下研究目标:(1)促进现有制备策略的发展,重点是实现芯壳微球的规模化和通用性。(2)探索有利于实验室研究和实际应用转变的潜在特点。跟踪构建芯壳微球的机理,利用不同组分的有趣组合。随着人工细胞生成、药物传递、细胞培养优化和生物传感技术的发展,芯壳微球将成为现代医学发展的重要工具之一。

图1. 芯壳微球的制备及其应用。