用于药物递送应用的刺激响应壳聚糖微凝胶的微流体辅助合成
液滴微流体提供了一个强大的平台，可以在化学和生物医学工程的一系列应用中合成和功能化微米和纳米粒子，包括药物输送、筛选、芯片实验室和芯片上器官应用。壳聚糖是一种适用于多种生物医学应用的生物材料，包括具有增强免疫和抗癌特性的抗菌生物活性。在现在发表在《科学报告》上的一份新报告中,OmidSartipzadeh和德黑兰的医学纳米技术、生物材料和组织工程跨学科研究小组描述了壳聚糖液滴在微流控芯片中的作用。结果表明，如何通过改变用于药物输送、组织工程和细胞封装等多种目的的参数来建立不同尺寸和几何形状的壳聚糖液滴。该团队进行了一项与模拟结果一致的实验研究，以确认结果。
组织工程和微流体
单分散的微米和纳米粒子在芯片实验室仪器和生物传感器中引起了极大的关注，用于组织工程的一系列应用。材料科学家和生物工程师进行了许多尝试，以根据需要生成均匀的微米和纳米粒子。然而，相之间的界面张力使得难以提供合适的高质量的微米和纳米粒子。由于典型技术成本高、复杂且耗时，研究人员试图生成具有按需形态、形状和尺寸的单分散微米和纳米粒子。
在这项工作中，Sartipzadeh等人通过COMSOLMultiphysics模拟器软件研究了微流控液滴的生成速率，包括流速，以开发适用于壳聚糖-油-壳聚糖双乳液的实用微流控芯片。他们首先尝试使用计算流体动力学模型来了解液滴的配置和特征，从而创建以流动为中心的微通道。通过模拟，他们获得了一种方法来更好地理解复杂的片上工艺。结果使团队能够结合两种不混溶的流体及其速度来检查液滴的形成、液滴直径及其产生速率。
战略
Sartipzadeh等人根据模拟结果开发了实验方法。他们研究了壳聚糖和阿霉素的理化性质;一种蒽环类/化疗药物，与液滴大小和液滴产生速率有关。该团队使用微流体流动聚焦装置(MFFD)确定了组件的模式和速度，以确定液滴大小和生产率。基于这些结果，该团队实现了一种创建微流体液滴的综合方法。MFFD维护入口和出口管道，以调节分散和不混溶的流体流在交叉路口相互碰撞。科学家们注意到液滴是如何根据压力梯度和速度流动的设置，形成四级流动。来自模拟的随附快照说明了液滴配置作为时间的从属，具有不同浓度的壳聚糖和多柔比星。Sartipzadeh等人利用软光刻技术设计和开发了硅片上的微流体流动成型图案，并用聚二甲基硅氧烷铸造了微流体流动聚焦装置的模具。该团队通过氧等离子体将芯片图案的模具粘合到载玻片上，然后使用两个泵将成分注入芯片中，以检查组合微凝胶液滴产生的机制。
液滴形成动力学
该团队探索了压力引导液滴形成的动力学，他们注意到与过程前后的压力相比，压力显着增加。这种现象依赖于压力、剪切应力和表面张力。当压力和剪切应力大于表面张力时，液滴开始变厚变薄。此外，压力、剪切应力和表面张力参数之间的力平衡依赖于感兴趣溶液的物理性质。该团队探索了相对于液滴尺寸的成分浓度，并指出了剪切力和界面张力之间的平衡.他们计算了液体流动及其对包括芯片实验室免疫测定在内的多种应用的影响，并计算了相对于成分浓度的液滴大小，包括液滴产生的频率和研究中形成的液滴数量。该团队将结果归功于平台的几个参数。
概念验证：化疗药物阿霉素的药物释放曲线
Sartipzadeh等人随后开发了一种壳聚糖-阿霉素混合物，其中不同浓度的壳聚糖与特定量的化疗药物阿霉素混合，以了解液滴直径对粘度的依赖性。壳聚糖浓度的增加导致其动态粘度增加，从而产生不同直径的液滴。该团队接下来在实验室研究了多柔比星从壳聚糖中的释放，以显示药物释放曲线如何遵循双向模式，以突出壳聚糖作为半靶向递送系统微载体的作用。科学家们检查了两种不同温度和pH水平下微载体的药物释放曲线，以突出与游离药物相比，封装的阿霉素对癌细胞的毒性。
(a)MCF-7乳腺癌细胞系对DOX的细胞摄取行为。(b)MCF-7乳腺癌细胞系对CS-DOX的细胞摄取行为。DAPI用于染色细胞核。由于其荧光特性，DOX会导致细胞质在荧光成像中变为红色。这些图像证实了细胞对药物的吸收。学分：科学报告(2022)。DOI:10.1038/s41598-022-12031-9
外表
通过这种方式，OmidSartipzadeh及其同事开发了一种计算流体动力学模型，以了解生物相容性壳聚糖液滴尺寸的过程，以及在聚焦流动的微通道中的形成过程。模拟结果突出了实现预期实验结果的替代方法。基于这些研究，该团队强调了壳聚糖微粒在生物医学药物输送应用中的重要性。优异的生物活性、生物相容性和生物降解性，使该材料非常适合微流体设备中的各种应用，包括芯片实验室平台上的药物筛选和药物输送在器官芯片仪器中，使用3D细胞培养来评估候选药物的毒性。该团队进行了概念验证分析，以应对生物医学中的重大挑战，并强调壳聚糖液滴作为靶向药物治疗微载体的作用。
液滴微流体提供了一个强大的平台，可以在化学和生物医学工程的一系列应用中合成和功能化微米和纳米粒子，包括药物输送、筛选、芯片实验室和芯片上器官应用。壳聚糖是一种适用于多种生物医学应用的生物材料，包括具有增强免疫和抗癌特性的抗菌生物活性。在现在发表在《科学报告》上的一份新报告中,OmidSartipzadeh和德黑兰的医学纳米技术、生物材料和组织工程跨学科研究小组描述了壳聚糖液滴在微流控芯片中的作用。结果表明，如何通过改变用于药物输送、组织工程和细胞封装等多种目的的参数来建立不同尺寸和几何形状的壳聚糖液滴。该团队进行了一项与模拟结果一致的实验研究，以确认结果。
组织工程和微流体
单分散的微米和纳米粒子在芯片实验室仪器和生物传感器中引起了极大的关注，用于组织工程的一系列应用。材料科学家和生物工程师进行了许多尝试，以根据需要生成均匀的微米和纳米粒子。然而，相之间的界面张力使得难以提供合适的高质量的微米和纳米粒子。由于典型技术成本高、复杂且耗时，研究人员试图生成具有按需形态、形状和尺寸的单分散微米和纳米粒子。
在这项工作中，Sartipzadeh等人通过COMSOLMultiphysics模拟器软件研究了微流控液滴的生成速率，包括流速，以开发适用于壳聚糖-油-壳聚糖双乳液的实用微流控芯片。他们首先尝试使用计算流体动力学模型来了解液滴的配置和特征，从而创建以流动为中心的微通道。通过模拟，他们获得了一种方法来更好地理解复杂的片上工艺。结果使团队能够结合两种不混溶的流体及其速度来检查液滴的形成、液滴直径及其产生速率。
战略
Sartipzadeh等人根据模拟结果开发了实验方法。他们研究了壳聚糖和阿霉素的理化性质;一种蒽环类/化疗药物，与液滴大小和液滴产生速率有关。该团队使用微流体流动聚焦装置(MFFD)确定了组件的模式和速度，以确定液滴大小和生产率。基于这些结果，该团队实现了一种创建微流体液滴的综合方法。MFFD维护入口和出口管道，以调节分散和不混溶的流体流在交叉路口相互碰撞。科学家们注意到液滴是如何根据压力梯度和速度流动的设置，形成四级流动。来自模拟的随附快照说明了液滴配置作为时间的从属，具有不同浓度的壳聚糖和多柔比星。Sartipzadeh等人利用软光刻技术设计和开发了硅片上的微流体流动成型图案，并用聚二甲基硅氧烷铸造了微流体流动聚焦装置的模具。该团队通过氧等离子体将芯片图案的模具粘合到载玻片上，然后使用两个泵将成分注入芯片中，以检查组合微凝胶液滴产生的机制。
液滴形成动力学
该团队探索了压力引导液滴形成的动力学，他们注意到与过程前后的压力相比，压力显着增加。这种现象依赖于压力、剪切应力和表面张力。当压力和剪切应力大于表面张力时，液滴开始变厚变薄。此外，压力、剪切应力和表面张力参数之间的力平衡依赖于感兴趣溶液的物理性质。该团队探索了相对于液滴尺寸的成分浓度，并指出了剪切力和界面张力之间的平衡.他们计算了液体流动及其对包括芯片实验室免疫测定在内的多种应用的影响，并计算了相对于成分浓度的液滴大小，包括液滴产生的频率和研究中形成的液滴数量。该团队将结果归功于平台的几个参数。
概念验证：化疗药物阿霉素的药物释放曲线
Sartipzadeh等人随后开发了一种壳聚糖-阿霉素混合物，其中不同浓度的壳聚糖与特定量的化疗药物阿霉素混合，以了解液滴直径对粘度的依赖性。壳聚糖浓度的增加导致其动态粘度增加，从而产生不同直径的液滴。该团队接下来在实验室研究了多柔比星从壳聚糖中的释放，以显示药物释放曲线如何遵循双向模式，以突出壳聚糖作为半靶向递送系统微载体的作用。科学家们检查了两种不同温度和pH水平下微载体的药物释放曲线，以突出与游离药物相比，封装的阿霉素对癌细胞的毒性。
(a)MCF-7乳腺癌细胞系对DOX的细胞摄取行为。(b)MCF-7乳腺癌细胞系对CS-DOX的细胞摄取行为。DAPI用于染色细胞核。由于其荧光特性，DOX会导致细胞质在荧光成像中变为红色。这些图像证实了细胞对药物的吸收。学分：科学报告(2022)。DOI:10.1038/s41598-022-12031-9
外表
通过这种方式，OmidSartipzadeh及其同事开发了一种计算流体动力学模型，以了解生物相容性壳聚糖液滴尺寸的过程，以及在聚焦流动的微通道中的形成过程。模拟结果突出了实现预期实验结果的替代方法。基于这些研究，该团队强调了壳聚糖微粒在生物医学药物输送应用中的重要性。优异的生物活性、生物相容性和生物降解性，使该材料非常适合微流体设备中的各种应用，包括芯片实验室平台上的药物筛选和药物输送在器官芯片仪器中，使用3D细胞培养来评估候选药物的毒性。该团队进行了概念验证分析，以应对生物医学中的重大挑战，并强调壳聚糖液滴作为靶向药物治疗微载体的作用。
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