Синтез липидных наночастиц турбулентным потоком в струйных смесителях с ограниченным соударением

Наши исследования сосредоточены на понимании образования наночастиц путем турбулентного смешивания потоков растворителей и антирастворителей в ограниченных геометриях. Ограниченное турбулентное перемешивание обеспечивает воспроизводимое производство липидных наночастиц в условиях непрерывного потока, начиная от лабораторного масштаба в сотни микролитров до промышленного масштаба с производительностью в десятки литров в минуту. Липидные наночастицы обычно получают с помощью микрофлюидных устройств или путем смешивания с помощью пипеток.

Эти микрофлюидные устройства смешивают потоки этанола, растворителя и водных антирастворителей в этих капилляроподобных каналах. Однако эти небольшие каналы и низкая скорость потока приводят к низкому числу Рейнольдса, что приводит к ламинарному перемешиванию. При смешивании с помощью пипеток образуются LNP путем впрыска потока растворителя непосредственно в ванну с антирастворителем.

Современные методы получения липидных наночастиц имеют плохую масштабируемость и воспроизводимость. Например, смешивание с помощью пипеток по своей природе изменчиво из-за неограниченного ручного смешивания. Несмотря на то, что микрофлюидные устройства решают некоторые из этих проблем, они работают при очень низких скоростях потока.

А засоряются они из-за отложения липидной РНК на стенках канала. Эти проблемы подчеркивают необходимость наличия воспроизводимых методов с высокой производительностью в лабораторных и клинических масштабах. Этот протокол демонстрирует воспроизводимое и масштабируемое производство липидных наночастиц путем турбулентного смешивания партий различных размеров.

Исследователи могут с уверенностью проводить скрининг или оптимизацию рецептур LNP в небольших масштабах перед производством больших партий материалов для расширенных испытаний. Турбулентное перемешивание обеспечивает однородность наночастиц независимо от размера партии. Турбулентные смесители, ограниченные геометрией, решают основные проблемы существующих технологий производства липидных наночастиц.

Использование турбулентных условий приводит к более быстрому смешиванию в молекулярном масштабе, что позволяет встраивать олигонуклеотиды разного размера в ядро LNP. Смеситель CIJ также устраняет загрязнение, вызванное отложением липидов на стенках смесителя. Турбулентные течения с одинаковым числом Рейнольдса, имеют самоподобные турбулентные вихри масштаба Колмогорова для равномерного перемешивания.