突破性技术:微流体聚焦技术助力高效、可调大小脂质体的批量生产
编辑日期:2023年9月16日
微流体技术是一种在微米尺度下控制流体流动和反应的技术,它通过将微量流体引导到狭窄的微通道反应器中进行快速混合和反应,以实现高精度和高效率的合成操作。在过去的几年中,微流体技术已广泛应用于生物学、化学、医学等领域,特别是在药物输送和纳米医学方面,它可以用来制造大小均一、尺寸可控的纳米药物载体,如脂质体。
脂质体是一种由磷脂双分子层构成的球形或椭球形药物载体,可以将药物包裹在其内部或外部,并通过与细胞膜融合的方式将药物输送至目标细胞。在纳米药物载体的制备中,对脂质体大小的精准控制是至关重要的。这是因为脂质体的尺寸不仅影响其药效,还对其在体内的行为有着决定性的影响。尽管已经广泛探索了各种能够制备大小可调的脂质体的微流体技术,但将这些微流体平台进行扩大化生产,同时不牺牲尺寸控制的挑战仍然存在。
为了应对这一挑战,美国马里兰大学机械工程系DonL.DeVoe团队提出了一种名为“微流体聚焦(Microfluidic Vortex Focusing)”的技术。这项技术受水力旋流器的工作原理启发,重新设计了一种新型的小型微流控装置。该装置主要通过在微流体通道中建立一个轴对称流场的强涡旋流,将脂质同时聚集在一起,并诱导快速对流和扩散混合。通过调节系统中的缓冲液和脂质流速,这项技术可以实现脂质体大小的控制,并生成大小均一、尺寸范围在0.25-1.0mm之间的脂质体。该微流体聚焦技术不仅可以制备出具有精确控制尺寸和低尺寸方差的脂质体,并且可以连续操作直至达到层流流动限制,从而实现高生产量的脂质体生产。

这项技术的优势在于,它提供了一种可靠的途径来制备尺寸小至27纳米的脂质体,并且生产速率超过20克/小时。这为使用单一直流涡旋聚焦设备进行大规模生产提供了可能。相较于传统的微流体技术,该方法在保持高生产吞吐量的同时,实现了良好的脂质体大小控制,从而提高了生产效率。

脂质体作为纳米药物载体在癌症、传染病、免疫调节、疫苗输送等多个领域中得到了广泛应用。这种新的微流体聚焦技术为脂质体的制备提供了一种新的途径,使其在药物输送和生物医学应用中发挥更大的作用。