以微米或納米度量的微球，是生物制藥、體外診斷等領域不可或缺的核心基礎材料，有著極大的制備和應用難度，曾被《科技日報》列為 35 項“卡脖子”關鍵核心技術領域之一。國家多個部門在聯(lián)合發(fā)布的《醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃指南》中，明確要重點發(fā)展微球在內的高端制劑、發(fā)展高端制劑產業(yè)化技術。

工業(yè)級產能問題逐被攻破，微流控制備微球邁上發(fā)展新臺階。此前利用微流控技術進行微球制備多在科研界探索但尚未在產業(yè)界落地，最大的問題在于產能。單個通道的微流控芯片每小時的微球生成量不超過500μl，這一通量能夠滿足科研需求，但卻無法滿足動輒幾千上萬升的工業(yè)化場景。

從反應到生產，微流控制備微球開啟微流控技術發(fā)展新時代。不同于檢測領域將微流控芯片作為耗材使用，微球制備將微流控芯片作為生產工具，完成從芯片實驗室（Lab-on-Chip）到芯片工廠（Factory-on-Chip）的角色轉換。

與此同時，生產型微流控芯片不同于傳統(tǒng)反應型微流控芯片，在芯片的材質、使用壽命、溫度耐受度、有機溶劑耐受度、通量、通道均勻度、鍵合度等方面均有更高的要求。

比如反應型微流控芯片作為耗材，用完即棄，對使用壽命無要求，但作為生產工具，芯片的使用壽命顯著影響生產成本和流程復雜度，需要多種手段將芯片的耐用性和耐久性提高至工業(yè)級標準。

反應型微流控芯片反應和操作往往在室溫或低溫下進行，對芯片基材和涂層的耐高溫無要求，但生產型微流控芯片需要處理高溫高壓和高粘度復雜流體，對微流控器件和微流控芯片的設計要求極高。

微流控芯片制備微球，高性能、彌補傳統(tǒng)生產方式短板。

傳統(tǒng)微球制備方式無法實現(xiàn)精確調控，不能滿足市場日益復雜和多樣化的微球需求。傳統(tǒng)的微球制備以釜式反應為主，將原料和試劑投入反應釜中，通過控制轉速、溫度和反應時間，以獲得目標微球產物，整個過程在一個宏觀的反應環(huán)境下進行。這種制備方式相對簡單，經過多年發(fā)展已進入成熟的商業(yè)化應用階段。

但微球制備是微觀層面的反應，微球成球過程往往伴隨著復雜的物理剪切和化學合成，反應試劑中的多種組分也會影響成球的過程和效果，宏觀的釜式反應無法實現(xiàn)精確調控。

當微球需求日益復雜和多樣化，市場需求端對微球性能和制備工藝提出更高要求，釜式反應愈難滿足產業(yè)需求。

多種新微球制備方法出現(xiàn)，其中微流控技術有望同時解決微球制備過程中微觀控制和宏觀量產這對矛盾。在市場需求的推動下，微球制備技術快速前進，出現(xiàn)了包括膜乳化、噴射法和微流控生產等多種新型微球制備方法，均能制備高均一度的微球。

但目前膜乳化法的大規(guī)模生產能力還有待驗證，全球范圍內如日本SPG、英國 Micropore等上述公司又牢牢掌握著上游膜材供應。采用噴射法制備的微球，其生產效率較低、生產過程中微球易于粘連形成堵塞，產出微球的耐壓性能目前還有較大進步空間。

微流控制備微球具有高性能，同時彌補傳統(tǒng)微球制備短板。以瓊脂糖微球為例，在微流控生產技術出現(xiàn)以前，瓊脂糖微球主要采用乳化攪拌法在反應釜中完成生產，這種方法生產的基球往往需要篩分來獲得需要的粒徑，不僅產率低，粒徑方差往往也在 50%以上。

mRNA 疫苗生產的公認核心控速步驟是脂質溶液與 mRNA 水相在微流控芯片或T 型連接通道中混合，以獲得脂質包裹的mRNA。2018 版《FDA脂質體技術指南》明確指出，脂質體的平均粒徑和粒度分布是脂質體藥品的關鍵質量屬性和質量標準。在質量控制上，需保證批 次間的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，保證脂質體粒徑均一，必須嚴格控制在幾十納米的量級，藥物包封率須在90%以上。而過去20多年，產業(yè)內沒有合適的方法解決這些問題，直到微流控技術的出現(xiàn)。利用微流控芯片可實現(xiàn)尺寸可調的具有良好單分散性和封裝效率的LNP 藥物微球制備。

打破中高端微球進口壟斷，微流控芯片制備微球能滿足市場復雜多樣化定制需求，生產效率提升且成本下降。

目前生命科學/生物技術/生物制藥領域不同功能不同結構的微米級關鍵材料高效穩(wěn)定精細化生產方式欠缺，導致進口壟斷，非常多的行業(yè)卡在某些關鍵技術節(jié)點上，而此類材料正是微流控可生產制造的范圍。

相比傳統(tǒng)制備技術除了具有制造粒徑均一、粒徑分布集中的直接產球能力、小粒徑層析微球的制備能力外，基于微流控技術進行微球制備，還具有快速開發(fā)不同粒徑、不同材質、不同結構微球的定制化能力，以及制造出雙層或多層材質包裹的復雜微球。

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