LNP制备：微流控法与乙醇注入法对比

近年来，研究者们开发了很多新型脂质类载体，如脂质体纳米粒 (LNP)。LNP 由可离子化阳离子脂质 DLinDMA、二硬脂酰磷脂酰胆碱 (DSPC)、胆固醇 (cholesterol) 和 PEG-DMA包载基因药物而形成。目前常用过膜挤压法、乙醇注射技术等方法制备。制备过程中，质粒的水相溶液、脂类的油相溶液和稀释相以一定配比体积同时挤出，水相中的质粒和油相溶液中的各种脂质分子即可在静电吸引力与亲疏水作用力下包载质粒形成 LNP。但由于乙醇注入法和过膜挤压法流速不可控，混合过程的可调控性差，制备出的LNP粒径大小分布不均一，存在实验重复性差、批间质量差异大、操作复杂等缺点，因此急需一种稳定、可控、简易的操作方法来提高制备过程的可重复性和实现对粒径的可靠调控。
微流控技术现已在脂质体制备过程中得到较为广泛地应用，利用微流控装置制备脂质体纳米粒，可制备过程更加精准可控，自动化程度高。有研究通过特殊设计的LNP微流控芯片，可以实现脂质纳米颗粒的微流控制备，制备出的纳米颗粒粒径和 PDI相较于传统的乙醇注入法有明显优势，重复性良好且对包载的 siRNA 无特定要求。

图 1.微流控芯片示意图

图 2.微流控装置实物图

微流控法与乙醇注入法对比

通过检测微流控法和乙醇注入法制备的LNP的粒径，如图3和图4所示，使用乙醇注入法制备出的 LNP 平均粒径为 154nm，使用微流控法制备的 LNP 平均粒径为 106 nm。如图8所示，微流控法制备的LNP平均PDI为0.27，而乙醇注入法所制备的LNP平均PDI为0.095。
结果证明，采用微流控法制备的 LNP，其平均粒径小于用乙醇注入法制备；同时，微流控法制得的 LNP，其 PDI 小于用乙醇注入法制备，均一性更好。

图 3.微流控法与乙醇注入法粒径对比

图 4. 微流控法与乙醇注入法 DLS对比

重复性测试

对三次最佳流速比下微流控法制备的 LNP 进行粒径测试，结果如图5所示。三次重复制备的 LNP 平均粒径均在 100nm左右 RSD为 0.15%，说明在流速比下，采用微流控的制备方法，多次重复制备的 LNP粒径波动小，微流控法的可重复性强，制备出的 LNP具有良好的粒径可重复性。

图 5.三次微流控制备的 LNP的 DLS结果

 

微流控法制备包载不同 siRNA的 LNP

检测微流控制备包载不同序列 siRNA的 LNP的粒径，结果见图 6。包载 siRNA1 的 LNP 平均粒径为 116nm，PDI 为 0.103；包载 siRNA2 的 LNP 平均粒径为 100.9nm，PDI 为0.098；包载 siRNA3 的 LNP 平均粒径为 126nm，PDI 为 0.101；三者之间并无显著性差异。证明使用微流控法制备的 LNP 对包载的 siRNA 序列没有特殊要求，可广泛用于稳定核酸脂质纳米粒包载核酸药物的制备。

图 6. LNP 包载不同 siRNA 的 DLS 对比
本研究设计并开发了一种基于微流控技术实现了稳定核酸脂质纳米粒的可控制备方法，通过特殊设计的三相微流控芯片管路，以及对流速比以及总流速的调节，实现对 LNP 尺寸大小以及尺寸均匀性的控制，对包载 siRNA 的种类无特定要求，也可应用于其他种类的核酸药物LNP的制备。通过调控水相、油相和稀释相的流速比，制备出的脂质纳米粒的尺寸粒径显著小于乙醇注入法制得的产品，其均一性也显著高于传统手动乙醇注入法得到的产品。本方案中的微流控制备方法避免了人工操作对 LNP 制备过程的影响，为脂质纳米粒的制备提供了一种高效可控的新方法。

Reference：
[1] 王哲豪, 周靖娥, 王镜. 微流控技术用于制备稳定核酸脂质纳米粒 (SNALP)[J]. 实验技术与管理, 2022, 39(7):6.