[發明專利]波形微結構混合單元及其用途

在審

• 申請號: 202210119774.0
• 申請日: 2022-02-08
• 公開（公告）號: CN114534652A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 朱晰;侯晨曦;趙小平
• 申請（專利權）人: 上海天澤云泰生物醫藥有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01L3/00;A61J3/00
• 代理公司: 北京卓孚律師事務所 11821
• 代理人: 謝夢欣;宋明

本發明涉及一種波形微結構混合單元。還涉及具有該單元的微流控裝置，以及所述單元或裝置用于制備納米顆粒如脂質納米顆粒或自組裝顆粒的用途。

技術領域

本發明涉及微流控領域，具體涉及一種多層波形微結構混合單元，及具有該混合單元的混合裝置。本發明還涉及所述混合單元和混合裝置在制備納米顆粒，如裝載了核酸分子的脂質納米顆粒中的用途。本發明的所述混合單元和混合裝置特別適合于制備用作藥物的脂質納米顆粒的自組裝。

背景技術

微流控技術已被應用于納米尺寸的遞送載體，特別是藥物遞送載體的制備，例如LNP、聚合物納米顆粒、脂質體等。

脂質納米顆粒(LNP)是一種使用脂質形成的納米顆粒。目前用脂質納米顆粒包裹核酸如mRNA的技術已經被用于核酸類藥物的制備以及基因治療中。LNP技術作為革命性的遞送技術，解決了核酸遞送的問題，使得實現mRNA疫苗成為可能。LNP遞送系統作為典型的有機納米顆粒，與病毒遞送系統相比，具有滲透性強、核酸載量高、低毒性、長期穩定性好、生物相容性好等優點。

在納米顆粒例如LNP的生產過程中，通過將例如乙醇相和水相進行混合，借由快速混合的過程引起脂質或聚合物分子的過飽和，促使納米顆粒發生自組裝，形成具有納米尺寸的顆粒。

在此過程中，兩種溶液的快速混合是將所得顆粒尺寸限制在＜100nm的關鍵，從而無需其他傳統制備工藝如擠出、超聲等方法中采用的自上而下的尺寸減小的方法。

由于納米顆粒是通過自組裝形成的，這些生產方法被認為是一種自下而上的方法。與傳統自上而下方法相比，快速混合工藝的主要優點是增強了對物理化學性質的控制、提高了包封率以及提高了工藝放大的可行性。

不同的微結構混合裝置在3D結構上各異，但它們都能夠在受控環境中誘導有機相和水相快速混合。這些裝置的原理都是通過兩個互溶相的快速混合，引起脂質或聚合物等材料的溶劑環境極性快速增加，從而形成脂質或聚合物納米顆粒。

以遞送mRNA的脂質納米顆粒(LNP)的制備為例，混合的過程通常采用利用微流控芯片或T管混合器將含有疏水脂質的乙醇相和含有mRNA的緩沖液水相快速混合的方法。該過程通過疏水相互作用力的驅動實現LNP的形成，同時通過靜電力驅動完成mRNA的包載。

在用于制備裝載有mRNA的脂質納米顆粒的典型工藝中，將四種脂質材料(可離子化脂質，二硬脂酰磷脂酰膽堿(DSPC)，膽固醇，PEG化脂質)溶于乙醇溶液，此時可離子化脂質保持非離子化狀態并呈現電中性。通常采用含有脂質的乙醇溶液與含mRNA的弱酸性緩沖液(pH＝3～5.5)混合。當脂質接觸水性緩沖液時變得不可溶，同時可離子化脂質被離子化并帶正電荷。接著，可離子化脂質的正電荷驅動可離子化脂質與mRNA磷酸鹽骨架的負電荷產生靜電作用。于是，脂質材料在過飽和狀態下完成自組裝，形成包載有mRNA的脂質納米顆粒。

LNP的制備中混合技術的關鍵在于使乙醇相和水相在混合時形成湍流(turbulentflow)，或稱為混沌流(chaotic flow)。在較低的流速或較低的雷諾數下，流體通道中的溶液一般形成層流(laminar flow)，此時的混合屬于擴散混合，是相對緩慢的過程。在擴散混合中，混合程度取決于通道的長度和兩個相的接觸表面積。如果乙醇相和水相以層流方式接觸并混合，則會在界面形成磷脂雙分子層，最終形成類似脂質體或多層囊泡的結構，影響顆粒的產率和顆粒均一性。而在湍流下，脂質材料快速進入過飽和狀態，可以自組裝形成均一的實心結構。在較高的雷諾數(Re)或較高的流速下，湍流提高了混合效率，也使得混合時間較短，而更短的混合時間降低了物質轉移效應。所述物質轉移效應會導致脂質聚集和顆粒的異質變高。在LNP的制備中，混合流路具有較低的混合速度和雷諾數，在這樣的條件下如何形成湍流成為難點。LNP的自組裝過程的進行基于乙醇相稀釋到水相中時，溶劑極性發生增加，導致產生脂質沉淀。