生物制造技术在构建器官模型和功能性组织替代物方面具有重要意义。而微流控技术是一种很有前途的具有微尺度分辨率的生物制造技术，不仅可以实现特定尺寸生物结构的制造，还可以为生物制造组织构建仿生微环境。因此，微流控技术在颗粒和细胞操纵、生化分析、组织工程、疾病诊断和药物发现等领域引起了广泛关注。对此，清华大学梁琼麟教授团队和广东工业大学梁晓萍副教授从流体操控的角度综述了微流控技术在不同尺寸生物材料和生物结构制造以及微环境控制方面的应用。最后，讨论了当前微流控技术面临的挑战并展望了微流控技术的发展前景。

图1. 微流体操控在生物材料和生物结构制造及其微环境控制方面的应用（来源：Small）

  生物制造是一个集多学科原理和技术于一体的新兴领域。因为生物制造技术可以用于生成具有各种形状和生物力学特性的类组织结构，在组织工程、再生医学以及生理或疾病模型的构建中发挥着至关重要的作用。不同的技术已经被应用于制造具有独特结构和形态的生物材料，以实现特定的功能。

  材料性能在生物制造过程中非常重要。液体材料应具有适当的流体性能，以符合生物制造工艺的要求。水凝胶材料是常用的生物制造材料，大多数水凝胶材料在生物制造过程中和交联前都具有非牛顿流体的特性，包括粘弹性、剪切稀化、剪切增稠和屈服应力等。这些流体特性在3D打印中也需要考虑。在生成具有特定微观结构和形态的材料的过程中，特殊的流体特性甚至会起到决定性的作用。

  微流体操控不仅可用于生产具有不同结构和生物力学特性的材料并将材料操纵到特定的位置，还可以精确控制生物材料所处的流体环境，包括物理、化学和生物等微环境。这些微环境对于其中细胞的培养和生物结构生理功能的实现具有重要作用，微环境还与众多的病理生理过程密切相关。

  考虑到微流控技术在生物制造过程中不可或缺的作用，文中总结了基于微流控的不同生物制造方式。首先介绍了与生物活性材料制造相关的关键流体性质，接着综述了微流控技术在不同尺寸生物材料的生物制造过程中所采用的技术与方法。最后，总结了微流控技术在生物微环境构建中的应用，讨论了当前微流控技术在生物制造领域面临的挑战并展望了其发展前景。

  相关论文近日以“Fabrication of biomaterials and biostructures based on microfluidic manipulation”为题在线发表于Small（DOI:10.1002/smll.202105867），通讯作者为清华大学化学系梁琼麟教授和广州工业大学梁晓萍副教授，第一作者为清华大学化学系博士生郑文琛。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202105867

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