閉じ込めインピンギングジェットミキサーにおける乱流による脂質ナノ粒子の合成

私たちの研究は、限られた形状での溶媒と反溶媒の流れの乱流混合によるナノ粒子形成を理解することに焦点を当てています。閉じ込め乱流混合は、数百マイクロリットルの実験室規模から毎分数十リットルの工業規模まで、連続流条件下で脂質ナノ粒子の再現性のある製造を可能にします。脂質ナノ粒子は、通常、マイクロ流体デバイスまたはピペット混合によって調製されます。

これらのマイクロ流体デバイスは、これらの毛細管状チャネルでエタノール溶媒と水性抗溶媒の流れを混合します。ただし、これらの小さなチャネルと低流量により、レイノルズ数が低くなり、層流混合が発生します。また、ピペットミキシングでは、溶媒の流れを直接抗溶媒浴に注入することでLNPを生成します。

脂質ナノ粒子を作製する現在の方法は、スケーラビリティと再現性が劣っています。例えば、ピペットの混合は、制限のない手動混合のために本質的に変動します。マイクロ流体デバイスはこれらの問題の一部に対処していますが、非常に低い流量で動作します。

そして、チャネル壁に脂質RNAが沈着するため、それらは汚れます。これらの問題は、実験室から臨床の規模まで、高いスループットで再現性のある技術の必要性を浮き彫りにしています。このプロトコルは、異なるバッチサイズにわたる乱流混合による脂質ナノ粒子の再現性と拡張性のある生産を実証しています。

研究者は、長期の試験のために大量の材料を製造する前に、自信を持ってLNP製剤のスクリーニングまたは最適化を小規模で行うことができます。乱流混合により、バッチサイズに関係なく一貫したナノ粒子が保証されます。タービュレントミキサーは、幾何学に限定されており、既存の脂質ナノ粒子製造技術の主要な問題に対処します。

乱流条件を使用すると、分子スケールの混合が速くなり、異なるサイズのオリゴヌクレオチドをLNPコアに組み込むことができます。CIJミキサーは、ミキサー壁への脂質沈着によって引き起こされる汚れも排除します。同じレイノルズ数での乱流は、一貫した混合のための自己相似乱流コルモゴロフスケール渦を持っています。