Síntesis de nanopartículas lipídicas por flujo turbulento en mezcladores de chorro de impacto confinados

Nuestra investigación se centra en comprender la formación de nanopartículas a través de la mezcla turbulenta de flujos de disolventes y antidisolventes en geometrías confinadas. La mezcla turbulenta confinada permite la producción reproducible de nanopartículas lipídicas en condiciones de flujo continuo, que van desde la escala de laboratorio a cientos de microlitros hasta la escala industrial a docenas de litros por minuto. Las nanopartículas lipídicas se preparan normalmente con dispositivos microfluídicos o mediante mezcla con pipetas.

Estos dispositivos microfluídicos mezclan etanol, solvente y corrientes acuosas de antisolventes en estos canales capilares. Sin embargo, estos canales pequeños y caudales bajos producen un número de Reynolds bajo, lo que conduce a la mezcla laminar. Y la mezcla con pipetas produce LNP inyectando el flujo de disolvente directamente en un baño de antidisolvente.

Los métodos actuales para fabricar nanopartículas lipídicas tienen poca escalabilidad y reproducibilidad. Por ejemplo, la mezcla de pipetas es inherentemente variable debido a la mezcla manual no confinada. Si bien los dispositivos microfluídicos abordan algunos de estos problemas, funcionan a caudales muy bajos.

Y se ensucian debido a la deposición de ARN lipídico en las paredes del canal. Estos problemas ponen de manifiesto la necesidad de contar con técnicas reproducibles con un alto rendimiento desde el laboratorio hasta las escalas clínicas. Este protocolo demuestra la producción reproducible y escalable de nanopartículas lipídicas a través de la mezcla turbulenta en diferentes tamaños de lote.

Los investigadores pueden realizar con confianza el cribado o la optimización de la formulación de LNP a pequeña escala antes de producir lotes más grandes de materiales para ensayos prolongados. La mezcla turbulenta garantiza nanopartículas consistentes independientemente del tamaño del lote. Confinados a la geometría, los mezcladores turbulentos abordan los principales problemas de las técnicas de producción de nanopartículas lipídicas existentes.

El uso de condiciones turbulentas produce una mezcla a escala molecular más rápida, lo que permite la incorporación de oligonucleótidos de diferentes tamaños en el núcleo de LNP. El mezclador CIJ también elimina el ensuciamiento causado por la deposición de lípidos en las paredes del mezclador. Los flujos turbulentos en el mismo número de Reynolds, tienen vórtices de escala de Kolmogorov turbulentos autosimilares para una mezcla consistente.