水凝胶微粒因其可定制性而在化学、生物和医学领域展现了广阔的应用前景。微粒丰富的内部和表面空间为其功能定制提供了丰富的设计可能性。在解决细胞组织工程、药物装载递送和智能执行器等问题上发挥重要作用。然而，由于现有方法对微粒功能定制缺乏灵活性，区室化微粒的全面应用仍未得到充分探索。

北京工商大学英国威廉希尔公司林玲教授团队长期致力于开发微流控生命测量方法学的研究，旨在将其应用于细胞微环境的构建，已在多腔室细胞微球构建、建立肝脏仿生模型、多组分分析等开展了相关工作，从多维度有效推进了“器官微粒”的进展（Anal. Chem., 2019, 91, 12283；Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 2225；Chem. Eng. J., 2024, 481, 148403；Anal. Chem., 2024, 96, 13762）。 近日，该团队已共同通讯作者在Cell姊妹刊Matter发表题目为 “Open aerosol microfluidics enable orthogonal compartmentalized functionalization of hydrogel particles” 的研究成果（Matter, 2024, 7, 3645）。该成果报道了一种开放气溶胶微流控（OAMF）方法，可实现对水凝胶微粒内部和表面功能的正交设计；并进一步提出了“Organ-on-a-Particle”的概念，探索了颗粒作为新型细胞载体的潜在应用。

研究通过微流体网络调整内部区室的数量和几何形状，并利用反应气溶胶进行复杂的表面工程，包括化学和表面修饰，从而实现对水凝微粒内部和表面功能的正交控制。研究团队在各种水凝胶材料上的实验展示了OAMF的可扩展性，能够生成具有复杂内部结构和独特表面设计的微粒。这种正交控制能够创新性地构建多细胞系统，实现精确的细胞布局和定制细胞间相互作用，标志着“器官微粒”技术的进步。该方法为设计工程微粒提供了一种通用策略，可为组织工程、药物筛选和生物医学应用等领域带来革命性的变化。

该研究得到国家自然科学基金优秀青年项目(22322401 )、面上项目(22034005 )、北京市科技新星项目(20220484055 )的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.06.045

图. (a) OAMF实现水凝胶微粒的功能正交; (b)凝胶微粒的内部图案化; (c) 区室化凝胶微粒用于按需设计多细胞系统