Nossa pesquisa está focada na compreensão da formação de nanopartículas por meio da mistura turbulenta de fluxos de solvente e antissolvente em geometrias confinadas. A mistura turbulenta confinada permite a produção reprodutível de nanopartículas lipídicas sob condições de fluxo contínuo, variando de escala laboratorial a centenas de microlitros a escala industrial a dezenas de litros por minuto. As nanopartículas lipídicas são normalmente preparadas com dispositivos microfluídicos ou por mistura de pipetas.
Esses dispositivos microfluídicos misturam solvente de etanol e fluxos de antissolvente aquoso nesses canais semelhantes a capilares. No entanto, esses pequenos canais e baixas taxas de fluxo produzem um baixo número de Reynolds, o que leva à mistura laminar. E a mistura de pipetas produz LNPs injetando o fluxo de solvente diretamente em um banho antissolvente.
Os métodos atuais para fazer nanopartículas lipídicas têm baixa escalabilidade e reprodutibilidade. Por exemplo, a mistura de pipetas é inerentemente variável devido à mistura manual não confinada. Embora os dispositivos microfluídicos resolvam alguns desses problemas, eles operam em taxas de fluxo muito baixas.
E eles sujam devido à deposição de RNA lipídico nas paredes do canal. Essas questões destacam a necessidade de ter técnicas reprodutíveis com alto rendimento em escalas laboratoriais e clínicas. Este protocolo demonstra a produção reprodutível e escalável de nanopartículas lipídicas por meio de mistura turbulenta em diferentes tamanhos de lote.
Os pesquisadores podem realizar com confiança a triagem ou otimização da formulação de LNP em pequenas escalas antes de produzir lotes maiores de materiais para testes prolongados. A mistura turbulenta garante nanopartículas consistentes, independentemente do tamanho do lote. Confinados à geometria, os misturadores turbulentos abordam os principais problemas com as técnicas de produção de nanopartículas lipídicas existentes.
O uso de condições turbulentas produz uma mistura em escala molecular mais rápida, o que permite a incorporação de oligonucleotídeos de tamanhos diferentes no núcleo LNP. O misturador CIJ também elimina a incrustação causada pela deposição de lipídios nas paredes do misturador. Fluxos turbulentos com o mesmo número de Reynolds têm vórtices de escala de Kolmogorov turbulentos auto-semelhantes para mistura consistente.
