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Application Note
脂质纳米颗粒/脂质体合成
通过 NanoGenerator™ 微流体混合系统
脂质纳米粒 (LNP) 或固体脂质纳米粒 (SLNs, sLNPs) 是由脂质组成的纳米粒子，具有固体 脂质 核心矩阵能够 溶解 亲脂性的 分子。通常它们是球形的，平均直径在 10 到 1000 纳米之间。
脂质纳米颗粒已成为整个制药行业的一种有前途的载体，可以提供多种治疗方法。 它们是一种新型药物给药系统和制剂。 LNP 在 2020 年底变得更加广为人知，因为一些使用 RNA 疫苗技术的 COVID-19 疫苗用聚乙二醇化脂质纳米粒子作为其运载工具来包裹脆弱的 mRNA 链。
脂质体是 LNP 的早期版本，是一种多功能的纳米药物递送平台。许多脂质体药物已被批准并应用于医疗实践。脂质体是具有至少一个脂质双层的球形囊泡。该脂质体可用作营养素和药物给药的载体。 脂质体是复合结构，由磷脂组成，尤其是磷脂酰胆碱。它可能含有少量其他分子。尽管脂质体的尺寸范围可以从低微米到几十微米不等，但单层脂质体（如下图所示）通常在具有各种靶向配体的较低尺寸范围内。配体附着在它们的表面，允许它们在病理区域进行表面附着和积累以治疗疾病。[1]
由于其特殊的生物相容性和生物降解性等特性，LNP和脂质体已成为生物活性剂封装和递送领域的重要纳米结构。可以将各种生物活性材料掺入 LNP，包括化妆品、食品成分和药物。同时，伴随着它们的纳米尺寸，它们在纳米医学、化妆品和食品工业中具有潜在的应用。
脂质体复合结构 [1]
基于 微型反应器的微流体技术可实现试剂的快速混合、温度的控制以及反应的精确时空控制。微流体合成方法中受控且均匀的混合会产生更小且均匀的纳米粒子。纳米粒子的物理化学性质 可以以可重现的方式精确控制 反应环境的控制导致改善纳米粒子尺寸分布的质量，更好的尺寸重现性，以及最终提高 纳米粒子的制备工艺收率。
不同的纳米粒子合成，如半导体纳米粒子、金属纳米粒子、胶体纳米粒子和生物材料纳米粒子，已经在微流体装置中以均匀和良好控制的方式得到证实 [2]。 Precigenome PG-MFC控制器作为一种精密的压力控制仪器，非常适合这些纳米粒子合成应用。
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NanoGenerator 数据表和应用说明
系统设置：
PreciGenome 纳米发电机 Flex™系统如下图所示，由高精度流量控制器和微流控混合筒组成。由于这些实验中的流速足够大（每分钟范围内的毫升数），因此可以通过在特定时间段内称量收集的纳米颗粒溶液来估计它们。或者，可以将液体流量传感器添加到试剂的流路以监测流量。
PreciGeome 脂质体纳米颗粒合成系统设置
微流控混合器芯片
系统性能：
通常，脂质混合物溶解在溶剂相中，例如 IPA。这形成所谓的“油” （解决方案 A）。去离子水用作“水”相 （溶液 B）。 DLS 用于测量颗粒平均尺寸和 PDI。当我们固定水相与油相的流量比时，我们测量了不同总流量的脂质体粒径，如下图所示。有一种趋势是总流量越大，我们可以获得的粒径越小。粒径范围在 80nm 到 400nm 之间。
数字。总流速与脂质体大小
我们还研究了脂质体大小与水/油相压力/流量比之间的关系。当 W/O 压力/流量比增加时，平均脂质体粒径减小，如下图所示。
数字。 W/O压力/流量比对脂质体粒径的影响
如同PLGA纳米粒子合成, 纳米粒子 PDI 与流速和流量比之间的关系尚无定论。脂质体纳米粒子的 PDI 范围为 0.25-0.8。需要进一步调查。例如，我们可以比较 PDI 与不同的混合方法（基于扩散的混合与人字形混合）。
在这项研究中，我们进一步研究了脂质纳米粒子对 DNA 的包封效率以及 DNA 包封对粒径的影响。我们观察到，在下图所示的相同压力条件下，脂质纳米颗粒的大小会随着 DNA 封装的增加而增加。通过调整 IPA 中脂质混合物的配方，我们获得了超过 95% 的 DNA 包封率。下表总结了封装效率。
数字。不同流速下有或没有 DNA 封装的脂质体大小
参考
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Torchilin, V (2006)。 “多功能纳米载体”。先进的药物输送评论。 58 (14): 1532-55。
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Chiesa, E, et.al., The Microfluidic Technique and the Manufacturing of Polysacharide Nanoparticles, Pharmaceutics, 2018, 10:267-289
演示视频和网络研讨会：
纳米发电机™Flex-M演示视频
纳米发电机™ProMab Biotechnologies 的 LNP 合成与应用网络研讨会
应用注意事项：
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