中国粉体网讯 微球(Microsphere)，顾名思义是在微米范围内的小球形颗粒(1-1000微米)。它们在医学和生命科学领域具有各种应用，如药物递送、组织工程、生物传感器、医学成像等。本期文章将简要介绍这些领域中微球的类型、性质、合成方法和应用。
微球的分类
微球可以根据其组成、结构和功能进行分类。一些常见的类型包括：
聚合物微球：这些微球由天然或合成聚合物制成，如明胶、藻酸盐、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚乙二醇(PEG)。它们可用于封装药物、蛋白质或DNA分子，以实现可控释放或靶向给药。
陶瓷微球：这些微球由无机材料制成，如羟基磷灰石(HA)、硅和磷酸钙。它们可用于模拟骨组织的矿物相或增强支架的机械强度。
脂质微球：这些微球由脂质制成，如磷脂、胆固醇和甘油三酯。它们可以形成囊泡或乳剂，携带亲水性或疏水性物质。它们还可以通过与细胞膜融合来传递基因或疫苗。
磁性微球：这些微球由磁性材料制成，如铁、钴和镍等金属氧化物。它们可以通过外部磁场进行操纵，用于生物分子的分离、浓缩或运输。它们还可以用于磁共振成像(MRI)或热疗。
空心微球：这些微球具有空心核心和薄壳。它们比实心微球具有更高的比表面积、更低的密度以及更好的流动性。它们还可以用于装载更多的药物或对比剂，以增强输送能力或成像。
微球的性质
微球的性质取决于多种因素，如微球的粒径大小、形状、表面电荷、孔隙度和生物降解性等。这些性质可以影响它们与生物系统间的相互作用以及在各种应用中所表现出来的性能。
01粒径大小
微球的大小可以影响它们的扩散、沉降、及生物分布等。较小的微球可以渗透到更深的组织和器官中，而较大的微球可以避免被网状内皮系统(RES)清除。
02颗粒形状
微球的形状会影响它们的包封、流动以及机械稳定性。球形微球可以具有更高的包装密度和更低的摩擦系数，而不规则形状的微球可以具有更高的表面积和更好的附着力。
03表面电荷
微球的表面电荷决定着它们与生物分子和细胞的静电相互作用。正电荷微球可以结合负电荷的细胞膜或DNA分子，而负电荷微球可以排斥它们。中性微球可以与生物成分相互作用最小。
04孔隙度
微球的孔隙度容易影响其药物载荷能力、释放速率和降解速率。多孔微球可以容纳比非多孔微球更多的药物或生物分子。然而，多孔微球也可以比非多孔微球更快地释放其内容物并更快地降解。
05生物降解性
微球的生物降解性可以影响其生物相容性和从体内消除。生物降解微球可以被酶或水解分解成无害产物，而非生物降解微球可以在体内长时间存在。生物降解微球在药物递送和组织工程应用中更受欢迎。
微球的合成方法
微球的合成方法有很多种，具有不同的特性和功能。一些常见的方法包括：
1、喷雾干燥法：这是一种通过将液体溶液或悬浮液雾化成细小液滴并在热风中干燥来制备固体或空心微球的方法。这种方法简单、快速且可扩展。它可以用于封装药物、蛋白质或DNA分子以实现可控释放或靶向给药。
2、乳液聚合法：这是一种通过将单体分散在连续的水相中，并在存在表面活性剂的情况下使用水溶性或油溶性引发剂引发聚合反应来制备聚合物微球的方法。这种方法可以产生均匀且稳定的微球，具有高产率和低成本。它还可以在聚合反应期间或之后将药物或生物分子掺入微球中。
3、溶胶-凝胶法：这是一种通过水解和缩合金属醇盐或硝酸盐在溶剂中形成胶体悬浮液或凝胶，然后干燥和煅烧凝胶来制备陶瓷微球的方法。这种方法可以产生多孔且生物相容的微球，具有可控的大小和形状。它还可以用于用功能基团或生物分子修饰微球的表面。
4、挤出法：这是一种通过将脂质溶液或悬浮液在高压下通过一个小喷嘴挤入水相中，形成凝固的液滴来制备脂质微球的方法。这种方法可以产生球形且光滑的微球，具有窄的粒径分布和高包封效率。它还可以通过改变脂质类型、浓度和温度来改变脂质微球的组成和性质。
5、共沉淀法：这是一种通过混合金属盐溶液和碱溶液，形成不溶的金属氢氧化物沉淀成细小颗粒，然后涂覆颗粒以获得聚合物或表面活性剂的方法来制备磁性微球的方法。这种方法可以产生具有高磁化和稳定性的磁性微球。
现在也衍生出新的技术来制备微球，如微流控法，感兴趣的朋友可以自行了解。
微球的部分应用
本文开头提到微球在医学和生命科学领域有着较多应用，下面简单罗列、介绍几个：
药物递送：微球可用于将药物输送到体内的特定部位，如肿瘤、感染或发炎组织。它们还可以控制药物的释放速率和持续时间，提高药物的疗效并减少其副作用。例如，PLGA微球可以通过穿过血脑屏障将抗癌药物输送到脑肿瘤。脂质微球可以通过口服将胰岛素输送到糖尿病患者。磁性微球可以将药物输送到肝肿瘤。
组织工程：微球可以用于创建支持细胞或组织生长和分化的支架或基质。它们还可以提供机械、化学和生物线索，以调节细胞行为和功能。例如，HA微球可用于创建具有骨传导和骨诱导性质的骨组织支架。海藻酸盐微球可用于包裹干细胞或生长因子以促进软骨组织再生。空心微球可用于创建轻质和疏松的支架，以进行软组织工程。
生物传感器：微球可以用于增强检测生物分子或病原体的生物传感器的灵敏度和特异性。它们还可以放大信号或改变生物传感器的颜色。例如，聚合物微球可用于将抗体或酶固定在生物传感器表面上进行免疫分析或酶分析。陶瓷微球可用于创建光学生物传感器，当受到分析物刺激时，它们会改变其折射率或荧光。磁性微球可用于分离和浓缩生物分子或病原体以供生物传感器检测。
成像：微球可用于提高组织或器官结构或功能成像技术的对比度和分辨率。它们还可以在体内标记或追踪细胞或药物。例如，脂质微球可作为超声对比剂，增强声波的声散射。空心微球可作为X射线对比剂，增加X射线的衰减。磁性微球可作为MRI对比剂，改变水分子磁共振的弛豫。
结 论
微球是一种多功能、多用途的粒子，在医学和生命科学中具有多种应用。相关人员可通过改变其类型、性质、合成方法和使用方式，针对不同的需求和目的进行定制。与传统的材料或方法相比，微球具有许多优点，如更高的效率、更低的毒性、更好的生物相容性和更易于操作。然而，它们也带来了一些挑战，如潜在的免疫原性、聚集、降解、清除等问题。因此，需要进一步的研究和开发，以优化它们的设计和性能，并确保其安全性和有效性。
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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