碗形微粒可用于捕获和分析单个细胞或细胞集落。图片来源：Di Carlo Lab/UCLA 加州纳米系统研究所

加州大学洛杉矶分校的科学家们设计了一种以每小时超过 4000 万个的速度生产形状复杂的水凝胶微粒的方法——至少比目前的标准方法快 10 倍。

水凝胶微粒有望用于生物医学的一系列用途，包括修复组织、充当培养细胞的微型培养皿以及提供治疗药物的载体。当它们的形状像碗或空心壳时，这些颗粒对于捕获、分离和分析单个细胞或细胞集落特别有用，作为创建基于蛋白质的药物或培养微藻以获得可持续生物燃料的过程的一部分。

研究人员生产了数百万个纳升大小的液滴——一纳升是十亿分之一升——每个液滴都含有水凝胶构件，使用微流体装置每秒平行滴下数万个液滴。

通常，用于生产成形水凝胶颗粒的微流体装置一次只能运行一个，因为用于制造颗粒的成分不能很好地混合。因此，成分必须以精确的速率一起流动，以使它们以正确的比例包含在形成的液滴中。在这项研究中，科学家们能够并行运行数百个微流体设备，因为他们设计了一种方法，将所有成分以正确的比例组合成单一的混合溶液。在形成溶液液滴后，研究人员将它们冷却，使成分在液滴中分离出来，然后组装成所需的形状。然后，科学家们通过使用紫外线聚合它们将形状冻结在适当的位置。

高效生产数百万碗形或空心水凝胶颗粒的能力有助于加快一系列学科的科学研究，包括加快开发新药或诊断方法的步伐，或生产用于生产燃料或营养物质的新细胞株。

加州大学洛杉矶分校化学工程博士生 Sohyung Lee 是该研究的第一作者。通讯作者为加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院生物工程和机械与航空航天工程教授、加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所成员 Dino Di Carlo。其他作者是加州大学洛杉矶分校的研究生 Joseph de Rutte、Robert Dimatteo 和 Doyeon Koo。