微流控芯片、微流控芯片组件及递送纳米颗粒制备方法技术

本发明专利技术提供一种微流控芯片、微流控芯片组件及递送纳米颗粒制备方法，包括芯片本体，芯片本体内构造有流体流动通道及混流单元，混流单元包括汇入通道，汇入通道用于输入第一成分之外的其他成分，汇入通道处于第一入口与纳米颗粒收集口之间且一端与流体流动通道连通，另一端为第二入口，混流单元还包括构造于通道内壁上的第一障碍结构，在第一入口输入第一成分时，第一障碍结构使流体流动通道内的流体于第一障碍结构靠近纳米颗粒收集口的一侧形成卡门涡街效应形成漩涡，汇入通道流出的流体处于第一障碍结构所形成的漩涡内。本发明专利技术有效提升了包封率、降低了空包率，生成的纳米粒子尺寸可控且均一、重复性强。重复性强。重复性强。

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片、微流控芯片组件及递送纳米颗粒制备方法


[0001]本专利技术属于微流控
，具体涉及一种微流控芯片、微流控芯片组件及递送纳米颗粒制备方法。

技术介绍

[0002]近年来RNA疫苗（新冠mRNA，肿瘤mRNA疫苗，circRNA疫苗）、小核酸药物（siRNA，ASO，miRNA）或其他分子药物等受到了极大的关注，FDA也发布新指南来鼓励包括核酸或其他分子药物在内的相关基因治疗的创新。基因治疗利用核酸或其他分子药物作为功能分子，针对于多种疾病（如癌症、心脏病、囊性纤维化、血友病、糖尿病和艾滋病等）进行特异性生物治疗。
[0003]基于纳米级别的递送载体是RNA疫苗、小核酸药物或其他分子药物的核心技术壁垒之一，递送载体负责保护并让核酸药物或其他分子药物成分有效被机体吸收通过各种机体细胞屏障，运送至目标部位，并在适当的时机释放，完成基因治疗、降低毒副作用。基于非病毒的核酸或其他分子药物纳米递送系统主要对脂质体、聚合物、多肽和无机化合物进行设计，更小的毒副作用使其比病毒性载体更有优势。目前对递送纳米颗粒的制备方法主要有高压均化法、纳米沉淀法、材料自组装、原位合成/聚合法等，然而这些方法制得的纳米颗粒结构不均一、粒径分布宽、合成步骤复杂以及批间差异大，并且合成所需反应底物与试剂量较大，易造成原材料浪费，在很大程度上限制了其在制备递送材料方面的运用。相比之下，采用微流控混合技术来制备纳米粒表现出明显优势，该法相对简便快速、条件可控、同时容易实现生产放大。
[0004]现有的微流控的芯片通道尺寸通常在微纳米级（通道内无凸起结构的情况下），微纳尺度的流体雷诺数（Reynolds number, Re）较小，通常小于2300，流体的粘滞力占优势，流动呈层流状况，此时传统两种液体之间的湍流混合将无法产生，即液体间不易混合。目前研究增强混合效果的方式主要以对冲、拉伸、折叠流体增大流体间的接触面积，上述混合方式虽然简单，但混合均一性较差，包封率较低，粒径大小差异较大，空包率较高。此外，目前针对于核酸或其他分子药物递送纳米颗粒合成的微流控芯片基本是以核酸或其他分子药物/水相
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递送材料/有机相两入口的方式设计，着重于增加两相的混合效果来达成高包封率的目的。然而核酸或其他分子药物递送材料的成分往往不止一种，且各成分间互相接触的先后顺序和比例，对递送材料的物理特性和递送效率均具有很大影响。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种微流控芯片、微流控芯片组件及递送纳米颗粒制备方法，能够克服现有技术中的微流控芯片采用对冲、拉伸、折叠流体增大流体间的接触面积的混合方式存在的混合均一性较差、包封率较低、粒径大小差异较大、空包率较高等不足。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种微流控芯片，用于生成分子药物脂质递送纳
米颗粒，所述微流控芯片包括芯片本体，所述芯片本体内构造有流体流动通道以及至少一个混流单元，所述流体流动通道具有用于输入第一成分的第一入口、纳米颗粒收集口，所述混流单元包括汇入通道，所述汇入通道用于输入所述第一成分之外的其他成分，所述汇入通道处于所述第一入口与所述纳米颗粒收集口之间且一端与所述流体流动通道连通，另一端为第二入口，所述混流单元还包括构造于所述第一入口与所述汇入通道之间的所述流体流动通道的通道内壁上的第一障碍结构，在所述第一入口输入所述第一成分时，所述第一障碍结构使所述流体流动通道内的流体于所述第一障碍结构靠近所述纳米颗粒收集口的一侧形成卡门涡街效应形成漩涡，所述汇入通道流出的流体处于所述第一障碍结构所形成的所述漩涡内。
[0007]在一些实施方式中，所述第一障碍结构为朝向所述流体流动通道的内侧延伸的凸起，沿着所述流体流动通道内的流体的流动方向，所述凸起的延伸长度先增大后减小；和/或，所述第一成分由所述第一障碍结构靠近所述第一入口的一侧越过至所述第一障碍结构靠近所述纳米颗粒收集口一侧时的雷诺数为90～200。
[0008]在一些实施方式中，所述流体流动通道的通流断面为圆形，在所述流体流动通道的一中轴面上，所述第一障碍结构为半圆形。
[0009]在一些实施方式中，所述流体流动通道沿直线延伸，所述汇入通道的通流断面为圆形且沿直线延伸，所述汇入通道与所述纳米颗粒收集口之间的所述流体流动通道为第一通道段，所述流体流动通道与所述第一通道段之间形成夹角α1，35
°
≤α1≤165
°
，且所述α1与所述漩涡的半径大小呈正相关；和/或，所述流体流动通道的直径为d，所述第一障碍结构的最大延伸长度为s，d/2≤s≤3d/4。
[0010]在一些实施方式中，所述混流单元还包括构造于所述汇入通道与所述纳米颗粒收集口之间的所述流体流动通道的通道内壁上的第二障碍结构。
[0011]在一些实施方式中，所述第一障碍结构与所述第二障碍结构分别处于所述流体流动通道的相对两侧；和/或，所述第一障碍结构与所述第二障碍结构的形状及尺寸相同。
[0012]在一些实施方式中，所述混流单元具有至少两个，至少两个所述混流单元沿着所述流体流动通道的长度延伸方向依次设置；和/或，所述流体流动通道具有平行间隔的多个，各所述流体流动通道分别具有的所述第一入口汇总于同一总入口，各所述流体流动通道分别具有的所述纳米颗粒收集口汇总于同一总收集口，各所述流体流动通道分别具有的用于输入同一成分的所述混流单元的所述第二入口汇总于同一总汇入口。
[0013]本专利技术还提供一种微流控芯片组件，由上述的微流控芯片上下叠置组装形成，上下相邻的各所述微流控芯片分别具有的所述第一入口相互插接连通，上下相邻的各所述微流控芯片分别具有的所述纳米颗粒收集口相互插接连通，当包括至少两个所述混流单元时，上下相邻的各所述微流控芯片用于输入同一成分的所述混流单元的所述第二入口相互插接连通。
[0014]本专利技术还提供一种递送纳米颗粒制备方法，采用上述的微流控芯片或者微流控芯片组件进行，所述制备方法包括：将各纳米包裹成分分别溶解于对应的有机相溶液中形成各包裹溶液，将待包裹成分溶解于水相溶液中形成待包裹溶液；距离所述第一入口最近的所述混流单元为第一混流单元，将所述待包裹溶液与所述第一混流单元具有的所述第二入口连通，将各所述包裹溶液依据各纳米包裹成分相对于所述待包裹成分在形成的递送纳米
颗粒中由内及外的顺序，沿着由所述第一入口至所述纳米颗粒收集口的方向上，分别与所述第一入口以及剩余各所述混流单元的所述第二入口连通；向所述流体流动通道内输入所述待包裹溶液以及各包裹溶液。
[0015]在一些实施方式中，控制所述第一入口输入的所述包裹溶液的输入速度，以使该包裹溶液流至所述第一混流单元中的所述第一障碍结构靠近所述纳米颗粒收集口一侧时的雷诺数Re为90～200。
[0016]在一些实施方式中，距离所述纳米颗粒收集口最近的所述混流单元为第二混流单元，各纳米包裹成分包括分散剂，所述分散剂形成的所述包裹溶液与所述第二混流单元具有的所述第二入口连通。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，用于生成分子药物脂质递送纳米颗粒，所述微流控芯片包括芯片本体（1），所述芯片本体（1）内构造有流体流动通道（2）以及至少一个混流单元（30），所述流体流动通道（2）具有用于输入第一成分的第一入口（21）、纳米颗粒收集口（22），所述混流单元（30）包括汇入通道（3），所述汇入通道（3）用于输入所述第一成分之外的其他成分，所述汇入通道（3）处于所述第一入口（21）与所述纳米颗粒收集口（22）之间且一端与所述流体流动通道（2）连通，另一端为第二入口（31），所述混流单元（30）还包括构造于所述第一入口（21）与所述汇入通道（3）之间的所述流体流动通道（2）的通道内壁上的第一障碍结构（32），在所述第一入口（21）输入所述第一成分时，所述第一障碍结构（32）使所述流体流动通道（2）内的流体于所述第一障碍结构（32）靠近所述纳米颗粒收集口（22）的一侧形成卡门涡街效应形成漩涡，所述汇入通道（3）流出的流体处于所述第一障碍结构（32）所形成的所述漩涡内。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一障碍结构（32）为朝向所述流体流动通道（2）的内侧延伸的凸起，沿着所述流体流动通道（2）内的流体的流动方向，所述凸起的延伸长度先增大后减小；和/或，所述第一成分由所述第一障碍结构（32）靠近所述第一入口（21）的一侧越过至所述第一障碍结构（32）靠近所述纳米颗粒收集口（22）一侧时的雷诺数为90～200。3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体流动通道（2）的通流断面为圆形，在所述流体流动通道（2）的一中轴面上，所述第一障碍结构（32）为半圆形。4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体流动通道（2）沿直线延伸，所述汇入通道（3）的通流断面为圆形且沿直线延伸，所述汇入通道（3）与所述纳米颗粒收集口（22）之间的所述流体流动通道（2）为第一通道段，所述流体流动通道（2）与所述第一通道段之间形成夹角α1，35
°
≤α1≤165
°
，且所述α1与所述漩涡的半径大小呈正相关；和/或，所述流体流动通道（2）的直径为d，所述第一障碍结构（32）的最大延伸长度为s，d/2≤s≤3d/4。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混流单元（30）还包括构造于所述汇入通道（3）与所述纳米颗粒收集口（22）之间的所述流体流动通道（2）的通道内壁上的第二障碍结构（33）。6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一障碍结构（32）与所述第二障碍结构（33）分别处于所述流体流动通道（2）的相对两侧；和/或，所述第一障碍结构（32）与所述第二障碍结构（33）的形状及尺寸相同。7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混流单元（30）具有至少两个，至少两个所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：董长贵，顾燕芳，苏敏，石伶慧，
申请(专利权)人：北京百力格生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：