脂質體納米粒（LNP）的微流控製備方法及係統組成

1.什麽(me) 是脂質體(ti)

脂質體(ti) 納米粒（LNP）是一種利用脂質形成的納米微粒。它具有類生物膜結構，可包封水溶性和脂溶物，具有高度的靶向性、無毒性、無免疫原性，並適於(yu) 生物體(ti) 內(nei) 降解。脂質體(ti) 作為(wei) 藥物載體(ti) ，能夠有效保護被包裹藥物並實現可控釋緩釋藥物，從(cong) 而顯著提高藥物治療指數並降低藥物的不良反應。

脂質體(ti) 給藥係統在降低藥物毒性、增加藥物在靶點聚集和提高藥物療效等方麵發揮重要作用。目前已研究出膜上載有或不載靶識別分子的靶向脂質體(ti) ，其中包括抗腫瘤藥、抗寄生蟲藥、抗真菌藥、激素、多肽、酶類藥物以及用於(yu) 疫苗、基因治療和免疫診斷的藥物。已有許多脂質體(ti) 藥物獲批並應用於(yu) 醫療實踐，其中脂質納米粒是最常見的納米製劑之一。

脂質納米粒是由多組分脂質係統構成的，通常包含磷脂、可電離脂質、膽固醇和聚乙二醇化脂質。脂質納米粒能夠將治療藥物封裝並遞送到體(ti) 內(nei) 特定位置，並在特定時間釋放其內(nei) 容物，因此為(wei) 各種藥物提供了寶貴的特異性遞送渠道。在基因治療領域，使用脂質納米粒包裹核酸，如mRNA、siRNA、pDNA等，稱為(wei) 核酸脂質納米粒。

2.采用微流控製備脂質體(ti) 納米粒的優(you) 勢包括以下幾個(ge) 方麵：

縮短混合時間：微流控技術能夠實現高速混合，使得脂質體(ti) 納米粒的製備時間大幅縮短。

提高均一性：微流控技術能夠精確控製流體(ti) 的流動，從(cong) 而提高納米粒的均一性，減少粒徑分布的廣度。

單分散性高（PDI低於(yu) 0.2）：微流控技術可以產(chan) 生高度單分散的納米粒，PDI值低於(yu) 0.2，有利於(yu) 藥物的傳(chuan) 輸和吸收。

高通量和連續生產(chan) ：微流控技術可以實現高通量和連續生產(chan) ，大大提高了納米粒的製備效率和產(chan) 量。

納米顆粒生產(chan) 的集成和自動化：微流控技術可以實現納米粒的集成和自動化生產(chan) ，減少人為(wei) 操作的幹預，提高生產(chan) 的穩定性和可重複性。

多種粒徑的單分散納米顆粒：通過精確的流速控製，微流控技術可以實現多種粒徑的單分散納米顆粒的製備，滿足不同應用需求。

多次製備的重複性好：微流控技術具有很好的重複性，可以多次製備具有相同特性的脂質體(ti) 納米粒。

合成小體(ti) 積（μL）和大體(ti) 積（L）的脂質體(ti) 納米粒：微流控技術適用於(yu) 合成小體(ti) 積和大體(ti) 積的脂質體(ti) 納米粒，滿足不同規模生產(chan) 的需求。

3、影響脂質體(ti) 納米粒合成的因素

納米脂質體(ti) 合成受多種因素的影響。大部分納米脂質體(ti) 應用於(yu) 抗癌藥物、mRNA、siRNA等的包封。納米顆粒的大小決(jue) 定了包封分子的數量，並且影響了脂質體(ti) 與(yu) 細胞組織之間的相互作用和釋放動力學。即使微小的粒徑差異也會(hui) 導致藥物遞送效率的顯著差異。此外，粒徑大小分布也會(hui) 影響包封和釋放效率。因此，精確控製納米脂質體(ti) 顆粒的大小和具有較低的粒徑分布非常重要。通過微流控技術可以精確控製流體(ti) 大小和兩(liang) 相比例，從(cong) 而精確控製粒徑的大小和分布。

合成脂質體(ti) 納米粒的一個(ge) 關(guan) 鍵步驟是實現有機相和水相的快速混合。混合的效率和均勻性越好，獲得的脂質體(ti) 納米粒的大小和分布就越精確。目前常用兩(liang) 種類型的微流控芯片進行納米脂質體(ti) 的合成，一種是魚骨形芯片，另一種是流動聚焦型芯片。這兩(liang) 種芯片能夠實現有機相和水相的控製和快速混合，通過快速稀釋乙醇相可以獲得較小粒徑的LNP。

納米脂質體(ti) 顆粒的大小不僅(jin) 取決(jue) 於(yu) 所使用的芯片類型，還受脂質體(ti) 溶液組成（如脂類類型、分子量大小、濃度等）和水溶液組成（如pH值、鹽濃度、表麵活性劑）以及兩(liang) 相流速比（FRR）和總流速（TFR）的影響。FRR（流速比）指的是水相流速和有機相流速的比值，它是製備LNP的重要參數。根據經驗，較高的流速比會(hui) 合成較小的納米脂質體(ti) ，尤其在使用流動聚焦芯片時，流速比的影響更加顯著。然而，在使用魚骨形芯片時，流速比的影響較小。

TFR（總流速）指的是水相和有機相的流速之和。當使用流動聚焦芯片時，TFR的影響較小；而當使用魚骨形芯片時，增加TFR會(hui) 降低混合時間，從(cong) 而使LNP顆粒變小。脂質體(ti) 中脂類的組成和濃度也是決(jue) 定脂質體(ti) 顆粒大小的重要因素。一般情況下，較高的脂類濃度會(hui) 合成較小的LNP。其他影響因素還包括pH值、溫度和緩衝(chong) 液組成等。

4、脂質體(ti) 納米粒合成係統組成

脂質體(ti) 納米粒合成係統的組成包括流量控製係統和微流控芯片。流量控製係統由2通道的OB1壓力驅動的流量控製器、2個(ge) 流量傳(chuan) 感器和2個(ge) 儲(chu) 液管組成。同時，還需要配備魚骨形微流控芯片和流動聚焦微流控芯片，並按照以下圖示將其連接起來。

該脂質體(ti) 納米粒合成係統的原理如下：連接到壓力源的壓力控製器提供穩定的壓力數值，通過管線為(wei) 密封的儲(chu) 液管施加固定的壓力，從(cong) 而穩定地輸出儲(chu) 液管中的液體(ti) 。液體(ti) 經過流量傳(chuan) 感器測量流速並反饋給壓力控製器，以實現準確的流量控製。然後，流體(ti) 穩定而準確地輸送到微流控芯片中，該芯片的具體(ti) 參數可以通過計算機上的軟件進行設定和控製。2通道的壓力控製器分別控製含脂質的乙醇相和水相溶液，兩(liang) 相溶液可以分別調節流速。經過流量傳(chuan) 感器和阻尼器後，在微流控芯片中混合，從(cong) 而合成納米脂質體(ti) 。通過調節乙醇相和水相的流速、流速比和總流速，可以獲得固定粒徑大小的納米脂質體(ti) 。

與(yu) 注射泵相比，該係統中的壓力驅動控製器具有良好的壓力穩定性、高精度流量控製、無脈動、短穩定時間和快速響應等優(you) 點，是微流控係統中性能最佳的流量控製器，也是製備納米脂質體(ti) 顆粒的理想泵。

該微流控係統是專(zhuan) 為(wei) 研究者設計的脂質體(ti) 納米粒合成係統，即使是沒有微流控和納米脂質體(ti) 合成經驗的研究者也可以輕鬆合成納米脂質體(ti) 。通過簡單直觀的操作指南，可以精確控製納米脂質體(ti) 合成的參數，並以100ul/min-30ml/min的流速連續合成脂質體(ti) ，可獲得60-250nm高分散性的納米顆粒。此係統可以根據客戶需求合成脂質體(ti) 、固體(ti) 脂質體(ti) 粒子以及其他類型的納米顆粒。

法國Elveflow采用微流控係統進行細胞培養(yang) 的應用案例有：

w 微流控芯片上的細胞相互作用研究

w 采用微流控係統進行研究細菌對壓力和環境變化的適應性

w 采用微流控循環閥進行細胞培養(yang) 的培養(yang) 基的再循環

w 動態細胞培中細胞培養(yang) 的循環

w 如何在微流控芯片中進行動態細胞培養(yang) 的細胞染色

w 微流控動態細胞培養(yang) 中細胞培養(yang) 基灌注

w 微流控動態細胞培養(yang) 中自動化細胞接種

w 微流控心肌細胞培養(yang) 模型

w 采用微流控細胞培養(yang) 灌注係統進行快速細胞培養(yang) 基的切換

w 用於(yu) 微流控qPCR的熒光讀取

w 采用微流控係統進行循環腫瘤細胞的捕獲

w 微流控芯片上活細胞檢測

w 采用微流控壓力泵進行弱蛋白結合的定量

微流細胞培養(yang) 中采用的法國Elveflow微流控係統OB1 多通道壓力泵的參數：

法國Elveflow微流控係統OB1 微流控壓力和流量控製器可以選擇1-4個(ge) 通道或者更多通道，每個(ge) 通道的壓力和真空範圍可選，5個(ge) 可選的範圍為(wei) ：0-200mbar, 0-2000mbar, 0-8000mbar, -900-1000mbar, -900mbar-6000mbar. 具有模塊化，可升級的特點，采用Elveflow ESI 軟件進行控製。

法國Elveflow微流控係統OB1 微流控壓力和流量控製器的性能參數：

w 壓力穩定性0.005% FS

w 相應時間9ms

w 壓力分辨率0.003%FS

w 穩定時間低於(yu) 35ms

法國Elveflow微流控係統OB1 微流控壓力和流量控製器可用於(yu) 數字微流控，流動化學&聚合物合成，細胞培養(yang) 中的細胞灌注，細胞培養(yang) 液的順序注射，單液滴測序，RNA 測序，芯片實驗室，器官芯片等應用。