作為有前景的遞送系統，智能微膠囊因其裝載了多種活性材料的靶向遞送而受到廣泛關注。通過在微米尺度上精確操縱流體，微流體已成為基于潛在應用定制輸送系統的強大工具。智能微膠囊的理想特性與封裝能力、靶向遞送能力和封裝劑的可控釋放有關。在這篇綜述中，我們簡要介紹了智能微膠囊液滴微流體的原理。隨后，我們總結了智能微膠囊作為高效封裝的遞送系統，并重點研究了靶遞送模式，包括被動靶、主動靶和微流體輔助靶。此外，基于釋放機制，我們回顧了由智能膜和開/關調節的受控釋放模式。最后，我們討論了與智能微膠囊相關的現有挑戰和潛在影響。

1.導言

微膠囊是一種內核液滴，通常被外層聚合物殼包圍。內核提供所需的空間并包裹各種活性材料，而外殼則充當將內核與周圍環境隔開的有效屏障。基于液滴的微流體是制造微膠囊的最有效技術，因為它在低能量需求的微米尺度上精確操縱流體。在不混溶的流體相之間的平衡力下，產生乳液液滴，隨后通過固化外殼轉化為微膠囊。然而，實際條件復雜多變，傳統的微膠囊可能并不總是適合其預期的應用，特別是當需要多種活性材料的共包封和時間點釋放時。為了應對這些挑戰，制造能夠實現膠囊可控釋放的智能微膠囊至關重要。在特定和預先設計的地點種植植物。微流體輔助智能微膠囊的最大優勢是其膜可以定制，以滿足不同應用的特定需求。智能微膠囊已成為可控封裝、運輸和釋放各種活性材料的有前景的候選者，用于多種應用，包括農業、食品、能源、生物醫學化妝品和化學工業。

作為有前景的遞送系統，智能微膠囊的理想特性與包封能力、保留、靶向遞送能力和活性包封劑的控制釋放有關。具有工程結構的微流體組裝智能微膠囊已被廣泛探索，如保護包封劑免受降解的核殼微膠囊，實現共包封和藥物協同作用的多個獨立隔室，和實現刺激觸發釋放到靶點的響應膜。盡管有關于智能微膠囊發表的優秀評論，但一些評論強調了一個特定類別，如刺激響應性，智能膜，或智能門控，和其他側重于特定應用。在制備智能微膠囊時，一個重要的步驟不僅是選擇基于最終應用以及目標遞送和受控釋放性能，包括釋放地點和方式。然而，報道的論文主要集中在微膠囊在特定條件下運輸，然后在外部條件下刺激，這被稱為被動靶標。總結微流體輔助智能微膠囊以活性靶模式作為控釋遞送系統的最新進展具有重要意義。

本綜述的主要重點是從制備、靶向遞送和控釋方面總結一種基于液滴的微流體乳液模板智能微膠囊。“智能微膠囊”的“智能”包括兩個要素：特定目標和控釋。我們首先簡要介紹了液滴的形成、合適的微流體材料和柔性裝置的選擇，以及液滴微流體的優點。我們介紹了智能微膠囊作為遞送系統，包括單、雙和高階乳液模板和靶遞送模式，包括被動和主動靶。此外，釋放機制被用作起點，以呈現由智能全膜和智能開/關門調整的受控釋放程序。最后，我們討論了與智能微膠囊相關的現有挑戰和前景。

微流體裝置的幾何形狀被動液滴產生的基本剪切誘導配置是順流、流聚焦和橫流，如圖1所示。當用于制造微流體裝置時，上述每種基本幾何形狀都有其優點和局限性。共流幾何的最大優點是液滴是在3D環境中形成的，通道的表面潤濕性可以忽略不計。流聚焦裝置可以產生極小尺寸的液滴（<10μm），并保持適度的變異系數（CV）。橫流裝置可以產生更好的尺寸控制的單分散液滴，變異系數小于2%，廣泛用于制造大規模生產的并行微流體裝置。表3提供了液滴發生器的比較。

如圖2所示，多步、一步和高通量微流體裝置與三種剪切誘導幾何形狀自由結合，設計用于創新的液滴生成。通常，多步微流體裝置用于串聯連接具有相反潤濕性的多個基本幾何形狀，如兩個連續的橫流裝置、個雙流聚焦裝置、和四個并流裝置。然而，多步裝置很難精確控制空間潤濕性；因此，完全控制乳液核心和外殼的相對尺寸是具有挑戰性的。一步微流體裝置可以通過同時將三相會聚到一個點并為聚集體形成提供高精度來制造。例如，設計了一種面部一步微流體裝置，用于快速生產具有可控性和可擴展性的智能微膠囊，增強了控制乳液生成過程的能力。然而，在微米尺度上，管子的良好對齊是必要的，這是一個勞動密集型的過程。為了解決這個問題，通過簡單地將環形毛細管陣列插入收集通道中，制造了一種無需手動調整同軸對齊的新型設計，該陣列保持了固定的同軸對齊，并允許最內層的流動被中間相覆蓋。此外，使用平行微流體流聚焦裝置實現了微膠囊的高通量生成。據報道，一種用于大規模生產的平行裝置是多個平行液滴發生器，僅連接到兩個入口，實現了8.2 L h?1.71的吞吐量。使用平行液滴微流體，Headen等人的細胞包封吞吐量比單液滴裝置提高了600%。此外，Shin等人設計了一種多層液滴制造器幾何形狀，以實現用于重質原油修復的液滴大規模生產。

2.3液滴微流體在智能微膠囊中的優勢

與依賴于乳液本體性質和輸出能量的傳統乳化技術相比，微流體技術在低能量需求微米級上產生具有所需分散性和尺寸的不同乳液方面具有顯著優勢。通過層流流體模式和主導對流效應，微流體技術能夠精確控制流體動力學，有助于形成高度單分散和可控尺寸的乳液液滴。例如，從傳統方法獲得的液滴具有7-15%的CV，而微流體液滴的CV值要低得多，為1-5%。此外，通過精確控制兩相之間的相對流速，可以在微流體中控制5至1000μm的不同液滴直徑。報告顯示，將外相的流速從8000μL h-1降低到2000μL h-L可以將液滴尺寸從60μm減小到40μm，并將液滴的CV低至1.3%。然而，通過調節流速來控制液滴的大小，需要考慮的一個問題是，超高流速可以堵塞和堵塞通道，導致材料消耗過多和液滴不穩定。

通過精確操縱連續相和分散相之間的組成和可定制界面，微流體技術為實現形狀可控的微膠囊提供了靈活性。通常，通道幾何形狀通常用于操縱乳液液滴的形狀。一個例子是在液體繩索卷繞效應下，使用兩個方形毛細管連接注射管、過渡管和轉化管制造的螺旋形微膠囊。利用Y形通道和平面鞘流幾何形狀生產兩相Janus液滴。或者，通過微流體精確定制多個界面的界面張力為制造具有柔性形狀的微膠囊提供了一種有前景的方法，包括Janus、雪人狀和啞鈴狀。然而，由于界面最小自由能效應，非球形微膠囊是不穩定的。為了提高液滴形成的穩定性，通過在出口通道中加入障礙物，設計了一種障礙物輔助微流體裝置。此外，使用聚乙二醇改性的蛋白質表面活性劑來穩定微膠囊，非球形乳液液滴可以穩定數月不聚結，并保持非球形形狀數小時，這為形狀相關研究提供了新的機會。

基本幾何形狀的自由組合使微膠囊的制造具有傳統制造方法無法實現的更復雜的結構和形態。由于微流體具有出色的可控性和顯著的可擴展性，可以設計出具有特定芯數、比率和尺寸的多個隔室，受益于多種材料的協同封裝。微流體的更大潛力在于通過應用高通量微流體方法在具有生理相關環境的合成細胞中。同時，微流體系統提供了更穩定的反應條件并減少了試劑消耗，從而有效地防止了交叉污染并簡化了后處理。

3.1.1用于有效包封的單乳液模板遞送系統單乳液模板微載體通常被設計成具有均勻結構或非均勻結構的固體微粒。與雙乳液相比，單乳液液滴在可控封裝方面具有可擴展性、高速率和低成本的優勢。利用單分散單乳液液粒的優勢，通過交聯聚乙二醇二丙烯酸酯來封裝活酵母和細菌，從而制造出具有均勻結構的有吸引力的容器（圖3（a））。具有θ形注射管的微流體裝置可以制造出具有非均勻結構的固體微粒（圖3的（b））。然而，液滴形成的一致頻率僅限于特定的流速范圍，限制了Janus液滴模板形態和尺寸的調整。或者，將微流體技術和相分離相結合為Janus微粒提供了機會。例如，通過相分離誘導共溶劑擴散和脫濕制備了單分散兩親性Janus微粒，通過調節不同相的流速和組成可以靈活精確地控制其形態。值得一提的是，Janus顆粒因其智能可轉換的兩親性而在乳液穩定中具有重要意義。

一般來說，常用的單乳液包括W/O和O/W。前者適用于水溶性貨物，如Grotamar，后者適用于疏水性貨物，例如姜黃素。使用W/O乳液作為保護劑包封細胞，負載細胞的遞送系統對于組織工程中的原位遞送具有重要意義。

此外，W/W乳液可用于包封活性材料。然而，W/W乳劑中的低界面張力使得液滴形成困難，不利于包封。為了解決這個問題，該裝置引入了機械振蕩來制備穩定的W/W乳液，這種乳液提供小脈沖并促進射流破碎。此外，蛋白質顆粒和聚多巴胺顆粒用于穩定W/W乳液。還可以引入界面沉淀和界面凝膠化來提高W/W乳液的包封效率。

由于乳液核心的性質（親水性或疏水性），在單乳液模板遞送系統中共包封親水性和疏水性材料是一個挑戰。在基質中摻入微/納米顆粒為解決這一問題提供了一種有前景的解決方案，并在沒有化學共軛的情況下提高了封裝效率。例如，將多孔硅顆粒嵌入O/W微膠囊的分散油相中，以包封親水性阿托伐他汀和疏水性塞來昔布，直接添加到油相中。另一種有效的方法是使用嵌入聚合物基質中的埃洛石納米管，實現不同理化性質藥物的共包封。

DOI https://doi.org/10.1039/D3LC00835E