微球概述

微球，顾名思义，是微米级（1-1000微米）的小球形颗粒。它们在医学和生命科学领域有各种应用，例如药物输送、组织工程、生物传感器、医学成像等。

01分类

它可以根据其组成、结构和功能进行分类。一些常见的类型包括：

聚合物微球：由明胶、藻酸盐、聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA) 和聚乙二醇 (PEG) 等天然或合成聚合物制成。它们可用于封装药物、蛋白质或 DNA 分子，以实现控释或靶向药物输送。

陶瓷微球： 它们由羟基磷灰石（HA）、硅和磷酸钙等无机材料制成，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： 它们由磷脂、胆固醇、甘油三酯等脂质构成，可形成囊泡或乳状液，携带亲水性或疏水性物质，还可与细胞膜融合，传递基因或疫苗。

磁性微球： 它们由磁性材料制成，例如铁、钴和镍等金属氧化物。它们可以通过外部磁场进行操控，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： 它们具有空心芯和薄壳。与固体微球相比，它们的比表面积更大、密度更低、流动性更好。它们还可用于装载更多药物或造影剂，以增强递送或成像。

SHBC 微球

02 属性

其特性取决于多种因素，例如颗粒大小、形状、表面电荷、孔隙率和生物降解性。这些特性会影响其与生物系统的相互作用及其在各种应用中的性能。

（1）颗粒大小

微球的尺寸会影响其扩散、沉降和生物分布，较小的微球可以更深地渗透到组织和器官中，而较大的微球可以避免被网状内皮系统（RES）清除。

（2）颗粒形状

微球的形状会影响其封装、流动和机械稳定性。球形微球可以具有更高的填充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粘附性。

（3）表面电荷

其表面电荷决定了它们与生物分子和细胞的静电相互作用。带正电的微球可以与带负电的细胞膜或DNA分子结合，而带负电的微球会排斥它们。中性微球与生物成分的相互作用最小。

（4）孔隙率

多孔微球的孔隙率易影响其载药量、释放速率和降解速率。多孔微球比无孔微球可容纳更多的药物或生物分子。然而，多孔微球释放内容物的速度也比无孔微球快，降解速度也更快。

（5）生物降解性

其生物降解性会影响其生物相容性和从体内的消除。可生物降解微球可通过酶或水解分解成无害产物，而非可生物降解微球可在体内长期存在。可生物降解微球在药物输送和组织工程应用中更受欢迎。

03 微球的合成方法

1. 喷雾干燥： 这是将液体溶液或悬浮液雾化成细小液滴，再经热风干燥而制备实心或空心微球的方法。此方法简单、快速且可扩展。可用于包覆药物、蛋白质或DNA分子，实现控释或靶向给药。
2. 乳液聚合： 这是一种将单体分散于连续水相中，在表面活性剂存在下，用水溶性或油溶性引发剂引发聚合，从而制备聚合物微球的方法。此方法可以高产率、低成本地制备均匀、稳定的微球。它还可以在聚合反应过程中或之后将药物或生物分子掺入微球中。
3. 溶胶-凝胶法： 这是将金属醇盐或硝酸盐在溶剂中水解缩合，形成胶体悬浮液或凝胶，再将凝胶干燥、煅烧而制备陶瓷微球的方法。此方法可制备多孔、尺寸形状可控、生物相容性好的微球。也可用功能基团或生物分子修饰微球表面。
4. 挤压方法： 这是将脂质溶液或悬浮液在高压下通过小喷嘴挤压到水相中形成凝固液滴来制备脂质微球的方法。此方法可制备出球形、光滑的微球，粒径分布窄，包封率高。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： 这是通过金属盐溶液和碱溶液混合，使不溶性金属氢氧化物沉淀成细小颗粒，再包覆颗粒得到聚合物或表面活性剂，从而制备磁性微球的方法。此方法可以制备出磁化强度高、稳定性好的磁性微球。现在也衍生出了制备微球的新技术，比如微流控等。有兴趣的朋友可以自行了解一下。

04 一些应用：

1.药物输送： 微球可用于将药物输送至身体的特定部位，如肿瘤、感染或发炎组织。它们还可以控制药物的释放速度和持续时间，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方式将胰岛素输送给糖尿病患者。磁性微球可以将药物输送到肝脏肿瘤。

2.组织工程： 微球可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、化学和生物线索来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特性的骨组织支架。藻酸盐微球可用于封装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用于软组织工程的轻质和松散支架。

3.生物传感器： 微球可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，用于免疫测定或酶测定。陶瓷微球可用于创建光学生物传感器，当受到分析物的刺激时，它们的折射率或荧光会发生变化。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。

4.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，还可标记或追踪体内细胞或药物。例如，脂质微球可用作超声造影剂，增强声波的声散射。空心微球可用作X射线造影剂，增加X射线的衰减。磁性微球可用作MRI造影剂，改变水分子磁共振的弛豫。

微球是一种用途广泛的多用途颗粒，在医学和生命科学领域有着广泛的应用。通过改变其类型、性质、合成方法和用途，可以根据不同的需求和目的进行定制。与传统材料或方法相比，微球具有效率更高、毒性更低、生物相容性更好、操作更简便等优点。然而，它们也带来了一些挑战，例如潜在的免疫原性、聚集、降解、清除等。因此，需要进一步研究和开发以优化其设计和性能，并确保其安全性和有效性。