微流控技术构建抗冻裂CNCs增强复合微胶囊提升封装细胞低温保存效能

【编辑推荐】免疫隔离细胞疗法面临长期低温保存难题，冰晶形成与机械损伤严重影响细胞存活率。研究人员通过微流控技术构建纤维素纳米晶(CNCs)增强的海藻酸钠复合微胶囊，显著提升微胶囊抗冻变形能力，延缓冰晶形成并抑制重结晶，使封装红细胞(RBCs)复苏存活率显著提高。该研究为细胞治疗产品低温保存提供了创新解决方案。

　　

免疫隔离细胞疗法在推进细胞治疗领域展现出巨大潜力，但其长期低温保存仍面临关键挑战——冷冻过程中冰晶形成会对细胞及封装基质造成机械损伤。这项研究通过微流控技术构建了具有抗冻裂特性的复合微胶囊，创新性地采用纤维素纳米晶(Cellulose Nanocrystals, CNCs)增强海藻酸钠基质。

研究团队系统评估了复合微胶囊在低温保存过程中的结构稳定性、机械性能、形态保持、化学特性及热稳定性。以红细胞(Red Blood Cells, RBCs)为模型细胞，验证了优化后的微胶囊对冻存后细胞活性的提升效果。微流控系统精准控制了微胶囊的尺寸均一性，这对实现均匀冷冻-复苏过程至关重要。

实验数据显示，CNCs增强的微胶囊具有三重优势：显著延迟冰晶形成、有效抑制冰晶重结晶、卓越抵抗冷冻变形能力。更令人振奋的是，该体系成功整合了生物相容性冷冻保护剂海藻糖(trehalose)，使封装红细胞的冻存复苏率获得突破性提升。这项研究开创性地通过复合微胶囊性能优化，为降低低温损伤、提高封装细胞功能恢复提供了新思路，对推进基于微囊化技术的细胞治疗及更广泛的生物医学应用具有重要价值。

图形摘要显示，传统水凝胶微胶囊在低温保存时易发生变形，而CNCs增强的复合结构显著提升了机械弹性和细胞存活率。这种新型微胶囊平台为提升细胞治疗产品的低温保存效率开辟了新途径。