Optimal self-assembly of lipid nanoparticles (LNP) in a ring micromixer

混合器 微流控 纳米技术 纳米颗粒 生物分子 材料科学 生物物理学 生物系统 化学 计算机科学 生物
作者
Manon Ripoll,Elian Martin,Mathilde Enot,Oscar Robbe,Chiara Rapisarda,Marie‐Claire Nicolaï,Aurelie Deliot,Patrick Tabeling,Jean‐René Authelin,Mostafa Nakach,Pierre Wils
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1): 9483-9483 被引量:115
标识
DOI:10.1038/s41598-022-13112-5
摘要

Lipid nanoparticles (LNPs) for RNA and DNA delivery have attracted considerable attention for their ability to treat a broad range of diseases and to vectorize mRNA for COVID vaccines. LNPs are produced by mixing biomolecules and lipids, which self-assemble to form the desired structure. In this domain, microfluidics shows clear advantages: high mixing quality, low-stress conditions, and fast preparation. Studies of LNPs produced in micromixers have revealed, in certain ranges of flow rates, a degradation in performance in terms of size, monodispersity and encapsulation efficiency. In this study, we focus on the ring micromixer, which is well adapted to high throughput. We reveal three regimes, side-by-side, transitional and highly mixed, that control the mixing performance of the device. Furthermore, using cryo-TEM and biochemical analysis, we show that the mixing performances are strongly correlated to the characteristics of the LNPs we produce. We emphasize the importance of the flow-rate ratio and propose a physical criterion based on the onset of temporal instabilities for producing LNPs with optimal characteristics in terms of geometry, monodispersity and encapsulation yield. These criteria are generally applicable.

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