可注射的水凝胶微球是一类新颖的生物载体，在生物医学领域已经展现出巨大的应用潜力。相比于宏观水凝胶块，水凝胶微球具有可注射、可降解、生物相容性好、高负载和高比表面积等优点，可实现药物和细胞等多类生物物质的负载和递送。
微流控技术的兴起为水凝胶微球的制备提供了新的方法。微流控技术在微米尺度上操控流体，精准地制备粒径均一的水凝胶液滴，克服了传统技术水凝胶微球尺寸不均的缺陷，因而在药物控释上具有显著的优越性。例如，包含明胶、透明质酸、海藻酸钠和PEGDA（聚乙二醇二丙烯酸酯）等在内的生物材料已经成功运用于微流体的加工。近年来，国内外研究人员致力于复合结构水凝胶微球制备的探索。复合结构的水凝胶微球可以同时执行更多任务，应对更复杂的生物医学场景。例如，拥有核壳结构的水凝胶微球可以实现药物的时空顺序释放，并能通过控制壳层的厚度改变药物的释放周期。多室水凝胶微球可以同时负载不同性质的货物，并能通过调控各分室的占比精准控制货物的负载。通过精准控制微流体的行为，微流控技术可以自由制造各种复杂结构且重复性高的水凝胶微球。其中，微通道的设计和微流控装置的性能是控制水凝胶微球结构的关键。
Exploration近期发表了哈佛大学David A. Weitz院士和上海交通大学崔文国教授等联合撰写的综述文章 “Advanced microfluidic devices for fabricating multi-structural hydrogel microsphere” ，作者回顾了用于生产多重结构水凝胶微球的微流控装置的最新进展。
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介绍了水凝胶微球材料相对于宏观凝胶的优越性，并强调了微流控技术相比传统方法在制备水凝胶微球上的优势。例如，传统的乳液搅拌法得到的水凝胶微球往往高度分散，批次重复性较差；光刻法生产的水凝胶微球产量过低。微流控技术可以连续、可重复地制备尺寸均一的微球，相比于只能制造单一组分的水凝胶微球的传统方法，通过扩展微流控装置的功能，可以制备出多重结构的复合微球。
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介绍了用于制造微流控装置的各类材料，包括玻璃与硅、聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 、热敏塑料和水凝胶等材料以及相应的制造工艺（组装，光刻和3D打印等），并讨论了这些材料的特性和用于制备微流控装置时的优劣。例如，基于PDMS和水凝胶材料的装置易变形，影响微球生产的重复性；热敏塑料的化学惰性较差。玻璃与硅拥有最高的化学惰性，但是严苛的制造技术限制了其在微流控装置的应用。哈佛大学David A. Weitz院士使用简易的玻璃毛细管搭建微流控装置，这不依赖于复杂精细的微制造加工技术，为微流控装置的推广做出了巨大贡献。
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总结了用于生产单一组分水凝胶微球的微流控装置。介绍了经典的流聚焦 (flow- focusing) 、交叉流 (cross flow) 和共流 (co-flow) 通道生产水/油 (W/O) 单乳液模板的原理，强调了各种几何通道中液滴生成的流体机制。同时探讨了用于生产非油的水/水 (W/W) 单乳液的微流控装置在生产载细胞水凝胶微球方面的优势。并概括了并行式微流控芯片和其他非芯片型的微流控装置的研究进展，讨论了它们在生产效率和水凝胶微球分散性等方面的优劣。
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总结了用于生产复合结构水凝胶微球（核壳/多室）的微流控装置，包括双乳液和多乳液模板的生成。介绍了基于经典通道几何（玻璃毛细管的层层组装和流聚焦/交叉流通道几何的串联）和其他新型液滴生成技术（电激励、离心微流控、气切等）的微流控装置，强调了多相流体在微通道中的流体行为及其对微球结构的影响。
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探讨了微流控装置的优化技术，聚焦于液滴生成的稳定性、微球所载货物的分布控制和微流体通道润湿性的优化策略，为当下微流控技术的限制做出了总结，并对未来微流控技术的发展方向进行了展望。例如，微通道极易发生堵塞，会降低设备的使用寿命，同时，微流控水凝胶微球的产率仍无法匹敌传统的乳液搅拌法，这些因素限制了微流控水凝胶微球的产业化。尽管已经制备出多类不同结构的微流控水凝胶微球，但是用于微流体加工的水凝胶种类仍较为贫乏。这是缘于水凝胶溶液的性质（黏性和交联条件等）极大地影响了微球生产的稳定性，未来，如何将高黏性的水凝胶流体制备成稳定的水凝胶微球有待进一步的研究。
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