Sintesi di nanoparticelle lipidiche mediante flusso turbolento in miscelatori a getto a impatto confinato

La nostra ricerca è focalizzata sulla comprensione della formazione di nanoparticelle attraverso la miscelazione turbolenta di flussi di solventi e antisolventi in geometrie confinate. La miscelazione turbolenta confinata consente la produzione riproducibile di nanoparticelle lipidiche in condizioni di flusso continuo, che vanno da una scala di laboratorio di centinaia di microlitri a una scala industriale di decine di litri al minuto. Le nanoparticelle lipidiche sono tipicamente preparate con dispositivi microfluidici o mediante miscelazione di pipette.

Questi dispositivi microfluidici mescolano solvente di etanolo e flussi acquosi di antisolvente in questi canali capillari. Tuttavia, questi piccoli canali e basse portate producono un basso numero di Reynolds, che porta alla miscelazione laminare. Inoltre, la miscelazione con pipette produce LNP iniettando il flusso di solvente direttamente in un bagno antisolvente.

Gli attuali metodi per produrre nanoparticelle lipidiche hanno scarsa scalabilità e riproducibilità. Ad esempio, la miscelazione delle pipette è intrinsecamente variabile a causa della miscelazione manuale non confinata. Sebbene i dispositivi microfluidici risolvano alcuni di questi problemi, funzionano a portate molto basse.

E si sporcano a causa della deposizione di RNA lipidico sulle pareti del canale. Questi problemi evidenziano la necessità di disporre di tecniche riproducibili con un'elevata produttività su scala di laboratorio e clinica. Questo protocollo dimostra la produzione riproducibile e scalabile di nanoparticelle lipidiche attraverso la miscelazione turbolenta in lotti di diverse dimensioni.

I ricercatori possono eseguire con sicurezza lo screening o l'ottimizzazione della formulazione di LNP su piccola scala prima di produrre lotti più grandi di materiali per prove estese. La miscelazione turbolenta garantisce nanoparticelle coerenti indipendentemente dalle dimensioni del lotto. Limitati alla geometria, i miscelatori turbolenti affrontano i principali problemi con le tecniche di produzione di nanoparticelle lipidiche esistenti.

L'utilizzo di condizioni turbolente produce una miscelazione più rapida su scala molecolare, che consente l'incorporazione di oligonucleotidi di dimensioni diverse nel nucleo LNP. Il miscelatore CIJ elimina anche le incrostazioni causate dalla deposizione di lipidi sulle pareti del miscelatore. I flussi turbolenti allo stesso numero di Reynolds, hanno vortici turbolenti della scala di Kolmogorov auto-similari per una miscelazione coerente.