Sintetizando Nanopartículas Lipídicas por Fluxo Turbulento em Misturadores de Jato de Impacto Confinado

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.