Mikrosfery z komórkami oferują korzystne korzyści, takie jak zwiększona zdolność zatrzymywania komórek in situ, efektywne dostarczanie komórek i późniejsza zdolność do proliferacji komórek in vivo1. Do tej pory przeprowadzono liczne badania w celu opracowania udanej struktury rusztowania, która wspierałaby środowisko sprzyjające komórkom do regeneracji tkanek lub zastosowań przesiewowych leków2. Jednak środowisko niedotlenienia jest często nieuniknione we wnętrzach z powodu niewystarczającego zaopatrzenia w składniki odżywcze/tlenu i akumulacji odpadów metabolicznych3. Aby przezwyciężyć te problemy, opracowano wysoce porowate mikrosfery (PMs) przy użyciu różnych biomateriałów4,5,6. Dodatkowo, w hodowli dynamicznej, rusztowania cierpią z powodu nadmiernego naprężenia ścinającego7, a niestabilny stan pożywki hodowlanej może złamać wierność PMs. Alternatywnie, poli(kwas mlekowo-ko-glikolowy) (PLGA) może być użyty do przetwarzania PM o dobrej wytrzymałości mechanicznej dla hodowli dynamicznej1. Na przykład, zademonstrowaliśmy jednoczesne wstrzykiwanie mysich mioblastów (C2C12) o wysoce otwartych PM (HOPM) PLGA i pustych mikroprętów z poli(glikolu etylenowego) obciążonych ludzkimi komórkami śródbłonka żyły pępowinowej (HUVEC) w celu leczenia wolumetrycznej utraty mięśni, osiągając niezwykłą poprawę regeneracji mięśni szkieletowych in situ8.
Zauważalnie, PM-y charakteryzują się dużymi powierzchniami i wysoką porowatością, co jest szczególnie interesujące dla adhezji komórek i wzrostu w kierunku minimalnie inwazyjnego dostarczania komórek9. Biorąc pod uwagę te aspekty, do wytworzenia PMs10,11. Te projektowalne PM hodowane wspólnie z komórkami oferują doskonałą przyczepność, znaczną wytrzymałość mechaniczną i wysoce połączone ze sobą okna, co może poprawić proliferację komórek w celu naprawy uszkodzonych tkanek12. W związku z tym opracowano również różne technologie wytwarzania porowatych kul13,14. Z jednej strony, PM były wytwarzane przy użyciu środków gazotwórczych, takich jak NH4HCO3, które były ograniczone z powodu niewystarczającej łączności15,16,17. Z drugiej strony, PM były bezpośrednio ścinane po emulgacji, co doprowadziło do powstania polidyspersyjnych PMs18. Ostatecznie, technologia mikroprzepływowa kropelkowa oparta na podejściu emulsyjnym jest być może skuteczną metodą konstruowania PM, ponieważ często skutkuje cząstkami o jednolitej wielkości19. Warto zauważyć, że właściwości morfologiczne mikrosfer często zależą od jakości generowanych kropelek emulsji (tj. woda w oleju, W/O lub olej w wodzie, O/W), co może istotnie wpływać na właściwości biomateriałów20. Warto zauważyć, że wstępnie zaprojektowana platforma mikroprzepływowa może być stosowana do generowania mikrowłókien lub mikrosfer. W jednym z przykładów Yu i in. zademonstrowali wytwarzanie obciążonych komórkami struktur mikrofibrowych opartych na platformach mikroprzepływowych opartych na kapilarach, które można wykorzystać do składania sieci komórkowych w celu naśladowania naturalnych tkanek21. W innym przypadku, Ye i in. wytworzyli fotoniczne mikrokapsułki kryształowe poprzez replikację matrycową koloidalnych kulek kryształów krzemionki za pomocą technologii mikroprzepływowych, które mogą przezwyciężyć wiele ograniczeń obecnych technik, które wymagają skomplikowanego etykietowania i specjalnej aparatury22.
Rzeczywiście, uzasadnieniem dla zastosowania tej techniki są różne zalety, takie jak łatwość z natury, brak wyrafinowanego sprzętu oraz wygoda w syntezie PM o jednolitych rozmiarach do zastosowań w dostarczaniu komórek i medycynie regeneracyjnej. W tym kontekście, dzięki wstępnie zaprojektowanym komponentom szablonów emulsji, cząstki stałe o wysokiej porowatości i wzajemnych połączeniach można wygodnie uzyskać z urządzenia mikroprzepływowego zmontowanego z rurki z poli(chlorku winylu) (PVC), szklanej kapilary i igły. Prekursor emulsji W/O otrzymuje się przez homogenizację wodnego roztworu żelatyny i organicznego roztworu PLGA. Poprzez selektywne wstrzykiwanie odpowiedniej porcji emulsji do platformy mikroprzepływowej, wytwarzane są cząstki stałe o jednolitych rozmiarach cząstek i połączonych porach na całej powierzchni do wnętrza. Obecny protokół ma na celu wytworzenie PLGA-HOPM poprzez szablonowanie emulsji na platformie mikroprzepływowej. Uważa się, że protokół ten pozwala na powtarzalną produkcję PLGA-HOPM i potencjalnie będzie miał zastosowanie w powiązanych z nimi dziedzinach inżynierii tkankowej i badań przesiewowych leków.