סינתזה של ננו-חלקיקי שומנים על ידי זרימה טורבולנטית במערבלי סילון פוגעים מוגבלים

המחקר שלנו מתמקד בהבנת היווצרות ננו-חלקיקים באמצעות ערבוב טורבולנטי של זרמים ממסים ואנטי-ממסים בגיאומטריות סגורות. ערבוב טורבולנטי מוגבל מאפשר ייצור ניתן לשחזור של ננו-חלקיקי שומנים בתנאי זרימה רציפים, החל בקנה מידה מעבדתי של מאות מיקרוליטרים ועד בקנה מידה תעשייתי של עשרות ליטרים לדקה. ננו-חלקיקי שומנים מוכנים בדרך כלל עם התקנים מיקרופלואידים או על ידי ערבוב פיפטה.

התקנים מיקרופלואידים אלה מערבבים ממס אתנול וזרמים אנטי-ממסים מימיים בתעלות דמויות נימים אלה. עם זאת, ערוצים קטנים אלה וקצבי זרימה נמוכים מניבים מספר ריינולדס נמוך, מה שמוביל לערבוב למינרי. וערבוב פיפטות מייצר LNPs על ידי הזרקת זרם הממס ישירות לתוך אמבט אנטי-ממס.

השיטות הנוכחיות לייצור ננו-חלקיקי שומנים הן בעלות יכולת הרחבה ושחזור ירודות. לדוגמה, ערבוב פיפטה משתנה מטבעו בשל הערבוב הידני הבלתי מוגבל. בעוד התקנים מיקרופלואידים מטפלים בחלק מבעיות אלה, הם פועלים בקצבי זרימה נמוכים מאוד.

והם מצחינים בגלל שקיעת RNA שומנים על קירות התעלה. נושאים אלה מדגישים את הצורך בטכניקות הניתנות לשחזור עם תפוקה גבוהה בקנה מידה קליני במעבדה. פרוטוקול זה מדגים ייצור ניתן לשחזור ומדרגי של ננו-חלקיקי שומנים באמצעות ערבוב טורבולנטי על פני גדלי אצווה שונים.

חוקרים יכולים לבצע בביטחון סינון או אופטימיזציה של נוסחאות LNP בקנה מידה קטן לפני ייצור אצוות גדולות יותר של חומרים לניסויים מורחבים. ערבוב טורבולנטי מבטיח ננו-חלקיקים עקביים ללא קשר לגודל האצווה. מוגבל לגיאומטריה, מערבלים טורבולנטיים מטפלים בבעיות העיקריות עם טכניקות ייצור ננו-חלקיקי שומנים קיימות.

שימוש בתנאים טורבולנטיים מייצר ערבוב מהיר יותר בקנה מידה מולקולרי, המאפשר שילוב של אוליגונוקלאוטידים בגדלים שונים בליבת LNP. מערבל CIJ גם מבטל את העכירות הנגרמת על ידי שקיעת שומנים על דפנות המיקסר. לזרימות טורבולנטיות באותו מספר ריינולדס, יש מערבולות בקנה מידה קולמוגורוב דומות לעצמן לערבוב עקבי.