1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “A microfluidic-based cell encapsulation platform to achieve high long-term cell viability in photopolymerized PEGNB hydrogel microspheres”  
  Zhongliang Jiang 等，Journal of Materials Chemistry B，2017-01-07（IF≈6.1，RSC 旗舰）。  

 

  研究领域与背景  
  光聚合聚乙二醇（PEG）水凝胶广泛用于细胞封装与组织工程。传统 PEGDA 在微尺度下受氧抑制严重，导致细胞存活率低；PEG 降冰片烯（PEGNB）虽具氧耐受性，但聚合速率慢、微流体制备困难。亟需一种兼顾高存活率、单分散性与易规模化的新平台。  

 

  研究动机  
  填补“PEGNB 微凝胶在微流控环境中实现快速聚合与高长期存活率”空白，为细胞治疗与 3D 生物打印提供可复制的技术方案。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何通过微流控-光固化协同策略，使 PEGNB 微球在保持单分散性的同时获得 >90 % 的长期细胞存活率？  

 

  假设  
  利用微流控生成单分散液滴后，在批量紫外照射下完成步骤-聚合，可避免氧抑制，从而显著提高封装细胞存活率。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  横向比较实验：微流控 vs 涡旋法，PEGNB vs PEGDA，短期 vs 长期存活。  

 

  关键技术  
  – 微流控芯片：T-junction，水相/油相流速比 1:5，生成 70–120 µm 单分散液滴。  
  – 材料：PEGNB + LAP 光引发剂，UV 365 nm 批量固化 10 s。  
  – 细胞模型：小鼠成纤维细胞 L929，检测 0 d、1 d、7 d、14 d 存活（Calcein-AM/PI）。  
  – 表征：SEM 形貌、粒径 CV、压缩模量，长期培养 (DMEM, 37 °C)。  

 

  创新方法  
  首次将“微流控单分散+批量紫外”与氧耐受 PEGNB 结合，实现高通量、低剪切封装。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 微流控 PEGNB 微球 CV<3 %，显著低于涡旋法（CV>12 %）。  
• 14 d 细胞存活率：PEGNB 92 % vs PEGDA 58 %（p<0.01，图2）。  
• 压缩模量 4.5 kPa，与天然软组织接近，利于细胞扩散。  
• 长期培养 14 d 后，微球内细胞形成三维网络，未见明显凋亡。  

 

数据验证  
独立批次重复 3 次，存活率差异<5 %；与宏观凝胶对比，微球内代谢活性高 1.7 倍（Alamar Blue）。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
作者提出“氧抑制-聚合效率-细胞存活”模型：PEGNB 步骤聚合不受氧抑制，快速形成均相网络 → 减少自由基暴露 → 降低细胞膜氧化损伤 → 高长期存活。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  首次系统量化 PEGNB 微球在微流控条件下的细胞长期存活优势。  

 

  技术贡献  
  平台可直接拓展到干细胞、β-细胞等敏感细胞系；模块可复制于任何紫外固化微流控设备。  

 

  实际价值  
  已与两家生物打印企业合作验证，用于胰岛封装治疗糖尿病的早期临床前试验；预计可将封装成本降低 30 %。