Synthèse de nanoparticules lipidiques par écoulement turbulent dans des mélangeurs à jet d’impact confinés

Nos recherches sont axées sur la compréhension de la formation de nanoparticules par mélange turbulent de flux de solvants et d’antisolvants dans des géométries confinées. Le mélange turbulent confiné permet une production reproductible de nanoparticules lipidiques dans des conditions d’écoulement continu, allant de l’échelle du laboratoire à des centaines de microlitres à l’échelle industrielle à des dizaines de litres par minute. Les nanoparticules lipidiques sont généralement préparées à l’aide de dispositifs microfluidiques ou d’un mélange à l’aide d’une pipette.

Ces dispositifs microfluidiques mélangent des flux d’éthanol, de solvant et d’antisolvant aqueux dans ces canaux capillaires. Cependant, ces petits canaux et ces faibles débits produisent un faible nombre de Reynolds, ce qui conduit à un mélange laminaire. Et le mélange à pipette produit des LNP en injectant le flux de solvant directement dans un bain d’antisolvant.

Les méthodes actuelles de fabrication de nanoparticules lipidiques ont une évolutivité et une reproductibilité médiocres. Par exemple, le mélange des pipettes est intrinsèquement variable en raison du mélange manuel non confiné. Bien que les dispositifs microfluidiques résolvent certains de ces problèmes, ils fonctionnent à des débits très faibles.

Et ils s’encrassent en raison du dépôt d’ARN lipidique sur les parois des canaux. Ces problèmes mettent en évidence la nécessité de disposer de techniques reproductibles à haut débit à l’échelle du laboratoire à l’échelle clinique. Ce protocole démontre la production reproductible et évolutive de nanoparticules lipidiques par mélange turbulent sur différentes tailles de lots.

Les chercheurs peuvent effectuer en toute confiance le criblage ou l’optimisation de formulations LNP à petite échelle avant de produire de plus grands lots de matériaux pour des essais prolongés. Le mélange turbulent garantit des nanoparticules constantes, quelle que soit la taille du lot. Confinés à la géométrie, les mélangeurs turbulents répondent aux principaux problèmes liés aux techniques existantes de production de nanoparticules lipidiques.

L’utilisation de conditions turbulentes produit un mélange plus rapide à l’échelle moléculaire, ce qui permet l’incorporation d’oligonucléotides de tailles différentes dans le noyau LNP. Le mélangeur CIJ élimine également l’encrassement causé par le dépôt de lipides sur les parois du mélangeur. Les écoulements turbulents au même nombre de Reynolds ont des vortex turbulents auto-similaires à l’échelle de Kolmogorov pour un mélange cohérent.