近日，中國科學技術大學的研究團隊開發出了一種新型的核酸藥物脂質納米顆粒，這種顆粒可以在倒置顯微鏡MI52-N下觀察到，為核酸藥物的研究和應用提供了新的思路和方法。



核酸藥物作為一種全新的生物治療手段備受關注。其中，脂質納米粒（LNPs）作為核酸藥物的傳遞系統，因其效效率性備受矚目。然而，LNPs在臨床應用上面臨著一個嚴峻的挑戰：如何實現從早期開發到臨床應用的穩健的制備規模放大。



目前，可規模放大的合成LNPs方法主要分為并行化策略和通道尺寸擴大策略。然而，并行化策略需要依賴復雜的系統搭建，并且在大規模生產時難以保持LNPs穩定性；而通道尺寸擴大策略盡管能夠實現穩定的大規模生產，但很難在不同流速下保持一致的粒徑和尺寸分布。因此，我們迫切需要一種創新性的方法，既能保證可擴展合成，又能保持LNPs的一致性和穩定性。



為此，中科大工程學院褚家如教授團隊的李保慶副教授與生命科學與醫學部田長麟教授團隊經過深入研究，提出了一種“等比例縮放通道尺寸”的可擴展化脂質納米粒子合成策略。該策略通過在三個維度上等比例縮放慣性微流體混合器，實現了LNPs的可擴展合成。同時，我們基于流體力學的相似性理論并利用無量綱分析開發了一種理論預測方法，通過控制混合時間在不同芯片上保持一致，確保合成的LNPs具有一致的粒徑和尺寸分布。這一創新性方法為LNPs的大規模生產提供了實際可行的途徑，加速了核酸藥物研發向臨床應用的轉化。相關成果發表在Nano Research上。中國科學技術大學博士生馬澤森和童海洋為該論文共同主作者。



以下結果圖片均截取自文中（使用廣州明美的倒置顯微鏡MI52-N拍攝）
圖1 使用慣性混合器表征混合特性和微調脂質納米粒子的大小。(a) 不同流速比下混合時間與總流速的函數關系。實線表示完全混合，虛線表示不完全混合。在本實驗中，混合器的通道尺寸為 250 μm，混合時間是通過明美倒置顯微鏡拍攝后進行計算。(b) 不同混合時間下 C12-200 LNPs 和中性 LNPs 的平均粒徑，使用 250 μm 的混合器，FRR 為 5:1結果為三個獨立批次的平均值 ± SD。
 
圖2 慣性流混合器中流動狀態和混合特性的演變。(a) 前三個混合元件中流體在層流（Re= 25和 132）和湍流（Re= 396）時的流動俯視圖，使用明美倒置顯微鏡拍攝。(b) 不同流動距離下混合物流的混合指數。不同流動距離下的混合指數，FRR 為 5:1。混合指數用于評估混合過程，0.95 的值被設定為可接受的完全混合下限。(c) 不同流速比下混合時間與雷諾數的函數關系。實線表示完全混合，虛線表示不完全混合。所用混合器的通道尺寸為 250 微米。


圖3通道尺寸為100、250和500μm的混合器的前兩個混合元件的流態俯視圖。流動狀態包括層流（Re=25和132）、瞬態流（Re=264）和湍流（Re=396）。圖像經過數字處理以增強對比度。將溶解有黑色染料（0.025g/mL）作為示蹤劑的去離子水和乙醇以3:1的FRR泵入混合器中。流動方向是從左到右。





明美倒置顯微鏡MI52-N是一款無限遠光學系統的倒置顯微鏡，具有明場和相襯觀察方式，并可升級熒光觀察，可滿足透明樣品（如細胞、線蟲等）的觀測，適用于常見培養皿或切片樣品觀察，可用于微流控、細胞培養、組織培養、透明材料等應用。



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