利用微流控电喷雾技术制备含不同金属离子的交联海藻酸钠微球

氢微球具有良好的相容性、设计灵活性和高度可定制性，在治疗性药物递送和组织工程修复构建等生物医学领域具有广泛的应用前景。在本研究中，我们采用一种简单的微流控装置制备了氢微球。

近期，我们尝试使用载有某些中药小分子的氢微球来促进整体愈合。在本研究中，我们发现锌离子和铜离子交联的海藻酸钠微球具有良好的抗菌性能，因此铜交联海藻酸钠微球（copper ALGMS）和锌交联海藻酸钠微球（zinc ALGMS）适用于细菌感染性疾病的治疗。首先，在50摄氏度的水浴中将海藻酸钠（ALG）与超纯水混合。

分别用超纯水配制5%的氯化钙、氯化铁、硫酸锌和硫酸铜质量分数溶液。将每种溶液分别倒入收集皿中。将玻璃毛细管置于喷灯火焰上加热软化，并拉制成不同直径的毛细管。

使用玻璃切割器切去毛细管的细小部分，并用碳化硅砂纸轻轻打磨尖端开口。将毛细管的粗端连接到一段长导管，另一端连接至分液针头和一个5毫升注射器。将注射器固定在微流控注射泵上，并将毛细管的一端固定在夹持器中。

将高压电源的红色高压端夹子连接到注射器的喷液针上，并将银夹子置于收集液中。此配置构成一个简单的微流控电喷雾装置。将含有不同金属离子的收集皿直接放置在毛细管下方。

打开微流控注射泵，选择快速前进模式，用海藻酸钠（ALG）溶液预润管路，并将流速设定为每小时2毫升。打开高压电源开关，调节旋钮将电压设置为5至7千伏。收集由不同金属离子交联的海藻酸钠（ALG）微球。

海藻酸钠水凝胶微球形成后，将其转移至已标记的1.5毫升离心管中。海藻酸钠微球的显微图像显示其具有良好的球形度、光滑的表面以及均匀的粒径分布。扫描电子显微镜结果显示，微球整体呈球形，圆整度良好。

首先，制备锌、钙、铜和铁藻酸盐水凝胶微球。进行抗菌性能测试时，将两种细菌溶液各10毫升加入15毫升无菌离心管中。然后在恒温摇床中用0.5毫升水凝胶微球与菌液共同孵育。

用无菌水将每种细菌溶液稀释十的五次方倍。使用无菌玻璃珠，将200 µL细菌溶液均匀涂布于LB固体培养基上。将培养皿置于37°C培养箱中培养12小时，以观察菌落形成情况。

向每500微升微球中加入1毫克/毫升的牛血清白蛋白（BSA）悬浮液，并孵育24小时。将每份饱和样品加入1毫升磷酸盐缓冲液（PBS）中，在37摄氏度下振荡15分钟，持续以每分钟80转的速度摇动。分装后，在1、3、6、12、24、36和48小时用新鲜培养基替换原有培养基。

在特定时间点定量上清液中的蛋白质浓度。将制备好的ALG微球加入PBS中，在37摄氏度下孵育24小时。使用含柠檬酸钠的抗凝管采集健康小鼠的全血。

涡旋混匀后，以1,500转/分钟离心15分钟，以获得红细胞。冲洗细胞后，用PBS配制10%红细胞悬液，并向微球实验组和对照组各加入20微升红细胞悬液。将样品在37摄氏度孵育4小时，然后以1,500 RPM离心15分钟。

将上清液留置备用后，拍摄各组红细胞溶血后的照片。最后，测定各组上清液的吸光度值，并利用公式计算溶血率。不同的微球对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出抗菌活性，其中铜和锌掺杂的海藻酸盐微球展现出最强的抗菌性能。

药物释放实验表明，铁微球的释放速率相对较快，高于其他三种离子。生物相容性评估显示，悬浮液中的红细胞在接触不同微球后仍保持完整，表明微球引起的溶血作用极小。