通過微流控乳液法、靜電微滴等技術制備出的GelMA微球 不僅保留了GelMA優異的生物相容性和生物活性，而且可作為單獨的細胞培養單元或組裝成多孔支架或模擬仿生微環境，進而應用于細胞3D培養、藥物遞送、組織修復等研究領域。

為了方便大家了解GelMA在微球方面的應用，EFL挑選了與 GelMA微球參與再生醫學研究相關的文獻，按照應用方向進行總結歸納，供大家參考學習。
 
  一、細胞3D培養
  相比傳統的細胞培養模式，具有較高比表面結構的GelMA微球可為細胞提供更多的更多的增殖分化空間，進而準確模擬組織微環境。如負載癌細胞構建體外腫瘤模型，用于病理研究或高通量藥物篩選等。
1. Small：電場輔助生物打印載細胞GelMA微球

材料：GelMA、間充質干細胞(BMSC)

方法：研究者開發了基于電場輔助的微球生物打印方法，通過高壓電場的吸附，從噴嘴中拉出微液滴，油相的接收裝置收集后，使用可見光即可高效批量固化載細胞微球。

結果：載BMSC的微球第二天就有很好的伸展發育，第三天就完全伸展發育。將載細胞微球作為成形單元，通過控制噴頭有序移動可直接實現3D載細胞結構的打印。

2. Acta Biomaterialia：HAMA+GelMA復合凝膠微球3D共培養腫瘤模型用于藥物篩選

材料：聚苯乙烯、甲基丙烯酰化透明質酸(HAMA)、GelMA

方法：在超疏水聚苯乙烯修飾的界面上，利用HAMA和GelMA光交聯，復合構建微凝膠生物反應器。

結果：相比其他兩相法制備凝膠微球的方法，單一水相產生凝膠微球克服了油相損害細胞的缺點。所制備的凝膠微球模型可轉移至96或384孔板中，為實現藥物的高通量篩選提供可能。

3. ACS Applied Materials & Interfaces：通過動態交聯反應組裝微凝膠改善擠出生物打印墨水印刷適性，微孔率，組織附著力和自愈性

材料：苯硼酸、甲基丙烯化透明質酸(HAMA)、GelMA、多巴胺修飾的透明質酸(HA-DA)

方法：微凝膠是通過基于液滴的微流控將HAMA-PBA和GelMA交聯，然后用動態交聯劑HA-DA組裝成DC-MA生物墨水來制備的。

結果：具有高形狀保真度的2D和3D結構可以在無需后處理的情況下打印，并且封裝的L929細胞在擠壓后表現出高的細胞活力。此外，動態交聯劑（HA-DA）的加入還改善了DC-MA生物墨水的微孔、組織粘附和自愈合性能，有望應用于組織工程和再生醫學（如創面愈合等）領域。
 
原文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsami.2c01295

4. Biomaterials Science：三維共培養新思路——生物3D打印帶纖維微球

材料：GelMA、海藻酸鈉、HUVECs和MDA-MB-231s細胞

方法：這種三維共培養微球通過同軸生物3D打印結合電流體噴墨實現不同結構的形態及尺寸控制。純GelMA從外噴頭流出，形成球狀結構。GelMA與海藻酸鈉混合（用于增加粘度）從內噴頭流出，在球體內形成纖維結構。

結果：該技術應用同軸生物打印和電噴墨技術，并利用多組分流體流動時的“懸繩效應”，實現了帶復雜纖維結構的微球制造，并將其應用于細胞3D共培養。
 

二、藥物載體

相較于塊狀的GelMA水凝膠， GelMA微球具有體積小、比表面積大等優點。此外，GelMA微球內部多孔結構及表面易于改性的活性基團（如氨基，羧基等），可通過物理摻雜或化學鍵合的方式負載藥物及生物活性因子，在病灶部位實現微創遞送、控釋藥物的目的。

5. Nano Letters：可注射水凝膠微球能夠調節局部過度活躍性炎癥反應

材料：GelMA、活性肽APETx2、髓核細胞

方法：通過微流控同步光交聯裝置制備GelMA微球(GM)，清洗并冷凍干燥后制備出多孔GelMA微球。制備APETx2共軛多孔GelMA微球(GA)并負載髓核細胞，得到“肽-細胞-水凝膠”微球(GNA)

結果：研究證實了這種GNA微球除了參與組織再生過程，還可以調節局部過度活躍性炎癥反應，以維持椎間盤髓核中細胞外基質的合成/分解代謝平衡。
 
6. Biofabrication：載干細胞可注射緩釋微球修復椎間盤退變

材料：大鼠脂肪來源間充質干細胞rADSC、活性因子GDF5、GelMA

方法：由電噴工藝制備含干細胞rADSC和GDF5因子的GelMA微球。

結果：GelMA微球緩釋系統可緩釋生長因子，并可負載干細胞增殖及類髓核細胞分化。在體內該微球緩釋系統可微創注射靶向至退變椎間盤區域，維持椎間盤高度，減緩椎間盤的退變。
 
7. Small：用于減輕骨關節炎的微球生物潤滑劑

材料：GelMA、甲基丙烯酰化多巴胺、磺基甜菜堿接枝GelMA、雙氯芬酸鈉(DS)

方法：利用微流控技術制備了粒徑均勻的單分散GelMA微球。DA與甲基丙烯酸酐反應得到DMA的碳雙鍵。然后采用自由基聚合法制備了PDA-甲基丙烯酰胺-磺基甜菜堿接枝GelMA微球（MGS@DMA-SBMA）。最后負載藥物DS，用于動物實驗模型。

結果：研究表明研制的載藥超潤滑微球(MGS@DMA-SBMA@DS)具有良好的水化潤滑和藥物緩釋能力，在治療骨關節炎疾病以及其他潤滑功能障礙等疾病方面具有巨大的潛力。
 
8. Chemical Engineering Journal：微流體制備混合微凝膠—長效給藥平臺的構建

材料：GelMA、脂質體(Lipo)、KGN

方法：基于PDMS的微流體裝置制備了GelMA@Lipo微凝膠球。中間通道含脂質體-凝膠單體混合物為分散相，外通道含石蠟油為連續相。石蠟油對脂質體-凝膠混合物施加剪切力，使混合物分裂成乳狀液滴。在紫外線照射下，出口處的液滴聚合成微凝膠，將脂質體固定在微凝膠內。

結果：體內研究表明，GelMA@Lipo@KGN在大鼠DMM模型中可以增強軟骨再生，抑制OA進展，增強藥物關節處的滯留作用。
 
三、組織修復
在組織工程應用支架的設計中 ，GelMA基水凝膠微球具有可調的孔隙率和孔尺寸。這樣的模塊化設計，更有利于模擬細胞外基質微環境，促進血管形成，使得新組織得以形成和重塑。再生醫學研究中，常將負載種子細胞或生物活性成分的GelMA微球遞送至受損部位，提供組織再生原動力，加速修復進程，已成為創面修復、軟骨再生、成骨再生等領域常用的策略之一。

9. Acta Biomaterialia：血小板裂解液功能化GelMA微球用于促進牙髓再生

材料：GelMA、血小板裂解液(PL)、納米粘土皂石(Loponite)、人類牙髓干細胞(hDPSCs)

方法：以GelMA/PL/Loponite(GPL)水凝膠前驅體溶液為原料，使用靜電微滴技術(180~380μm)制備水凝膠微球。

結果：與純GelMA微球相比，GPL微球顯著改善了所封裝的人類牙髓干細胞（hDPSCs）的擴散、增殖和牙源性分化，而且還能增強體內微血管的形成和牙髓樣組織的再生。
 
10. Materials Science & Engineering C：利用靜電微滴法制備hDPSC-GelMA牙髓再生微球

材料：GelMA、人牙髓干細胞(hDPSC)

方法：先將hDPSC與GelMA溶液混合作為前體溶液，然后利用靜電微滴裝置制備載細胞微球，并將其置于超低粘附培養板中培養，用于后續的細胞行為、低溫凍存和復蘇、體內移植等實驗。

結果：hDPSC-GelMA在體外表現出優良的生物活性和低溫凍存性能，并且在體內降解性能和牙髓組織新生能力上優于水凝膠團塊。因此載細胞凝膠微球在牙髓再生方面具有巨大的應用潛力。
 
11. Advanced Functional Materials：用于骨缺損修復的BMSCs封裝GelMA微球制備

材料：GelMA、骨髓間充質干細胞(BMSCs)、生長因子BMP-2

方法：使用毛細微流體裝置制備了負載BMSCs 和BMP-2的GelMA單分散液滴，將液滴暴露在紫外光下，使聚合物聚合，形成凝膠微球。

結果：凝膠微球能維持干細胞的生存能力，支持細胞在微球內的伸展和從內部到表面的遷移，增強細胞的增殖能力。此外，在GelMA微球中包裹的BMSCs在體外和體內均顯示出增強的成骨作用，這與礦化顯著增加有關。
 
12. Chemical Engineering Journal：集成信號肽可注射微凝膠促進骨再生

材料：SVVYGLRC多肽、GQGFSYPYKAVFSTQ多肽、GelMA

方法：基于微流控技術，首先通過固相合成方法偶聯成骨和血管生成信號肽，構建集成生物信號肽系統(SVVYGLR-BFP)，然后通過巰基和雙鍵的點擊反應(GelMA-S-B)交聯成由GelMA組成的生物信號集成微凝膠。

結果：體內實驗表明，GelMA-S-B可以通過誘導成骨分化和新生血管，顯著促進骨缺損處的骨組織再生。
 
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135176

13. Small：內耳治療用黏性及可注射微凝膠

材料：GelMA、聚多巴胺(PDA)、Ebselen脂質體

方法：利用GelMA微球(GM)耦合PDA層(GM@PDA)，將具有優異粘附能力的Ebselen脂質體進一步裝載到載體中構建了GM@PDA@Lipo Ebselen。

結果：體內成像系統顯示，粘附微球可以延長中耳腔的保留時間超過7天。轉基因小鼠的聽力明顯恢復，尤其是在噪聲暴露后第14天，每個頻率的聽力恢復到基線水平。
 
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/smll.202106591.

14. ACS Nano：微流控水凝膠微球促進松質骨再生

材料：GelMA、雙膦酸鹽(BP)、鎂離子(Mg2+)

方法：利用微流控技術制備粒徑可控的GelMA-BP水凝膠微球，隨后捕獲Mg2+得到GelMA-BP-Mg。

結果：體內和體外實驗結果表明，復合微球通過刺激成骨細胞和內皮細胞，抑制破骨細胞，有利于成骨和血管生成，最終有效促進松質骨再生。
 
15. Bioactive Materials：仿生可注射水凝膠微球用于骨關節炎治療

材料：GelMA、甲基丙烯酰化多巴胺 (DMA)、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)

方法：首先通過微流控技術制備得到光交聯GelMA水凝膠微球，然后通過自由基聚合得到自粘聚合物DMA-MPC，最后通過浸涂法得到潤滑性微球（GelMA@DMA-MPC），并負載消炎藥雙氯酚酸鈉（DS）。

結果：體內外實驗顯示GelMA@DMA-MPC@DS功能化微球對骨關節炎的發展具有積極的治療作用。該功能化微球有潛力成為一種有前景的方法來抑制早期骨關節炎退行性改變。
 
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