通过控制微流体配方，快速发现有效的含有siRNA的脂质纳米颗粒

主要内容

一、引言

在生物医学领域，将核酸有效递送到体内是开发新药物和治疗方法的关键步骤。然而，传统的核酸递送方法效率不高，限制了其临床应用。为了解决这一问题，研究人员一直在寻找更有效的递送载体，其中脂质纳米颗粒（LNPs）因其良好的生物相容性和递送效率而受到广泛关注。然而，如何高效、快速地制备出具有强大递送能力的LNPs仍然是一个挑战。

二、研究背景

在本项研究中，来自麻省理工学院（MIT）的研究团队通过采用受控微流控技术，实现了高效siRNA-LNPs的快速发现和优化。微流控技术以其高度的可控性和可重复性，为LNPs的制备提供了全新的思路和方法。

三、研究方法

研究团队首先设计了一种基于微流控的LNPs制备系统，该系统能够精确控制各组分的混合比例和混合速度，从而实现对LNPs组成和结构的精确调控。通过调整配方参数，如脂质种类、浓度、pH值等，研究人员成功制备出了一系列具有不同递送效率的siRNA-LNPs。

四、研究结果

通过体外实验和动物实验，研究人员对所制备的siRNA-LNPs进行了全面的评估。结果显示，通过微流控技术制备的LNPs不仅具有高度的稳定性和生物相容性，而且能够高效地将siRNA递送到目标细胞和组织中，实现了对特定基因表达的有效抑制。此外，与传统方法相比，微流控技术制备的LNPs具有更高的递送效率和更低的副作用。

五、结论与展望

本研究通过采用受控微流控技术，成功实现了高效siRNA-LNPs的快速发现和优化。这不仅为核酸递送载体的研究提供了新的思路和方法，也为开发新型基因治疗药物奠定了基础。未来，研究人员将进一步优化微流控制备系统，探索更多具有高效递送能力的LNPs，并推动其在生物医学领域的应用和发展。

图1：利用快速微流控混合制备siRNA-LNPs。(A)通过逐步乙醇稀释形成LNP的示意图。(B)通过在微流控通道中混合溶液形成siRNA-LNPs。(C)带沟槽结构的微流控通道示意图。(D)24个平行通道微流控装置的照片。装满食用色素和缓冲溶液的管连接到三个通道，以增强可视化。比例尺：1.0 cm。

图2：siRNA-LNPs的大小可以通过微流控混合来重复控制。(A)siRNA-LNPs的有效直径随混合流量的函数。对于每个流速，两个独立制备的样品的粒径显示。误差条表示来自两个DLS测量的数据范围。用吸管混合溶液（灰色条）制备的LNPs的有效直径进行了比较。在微流控装置中以300 μL/min制备siRNA-LNPs的(B)低温透em图像。吸管混合粒子的图像如图S4所示。(C)微流控配方的siRNA-LNPs比吸管混合颗粒的尺寸分布更窄。每个直方图都是由计数200−250个随机选择的粒子建立的。

图3：使用注射泵制备siRNA-LNPs。(A)示意图显示两个注射器同时被压缩，以在微流控装置中混合它们的内容物。(B)在没有注射泵（蓝色条）、有注射泵（中间灰色条）和在没有混合特性的微流控通道（右灰色条）中制备的siRNA-LNPs的有效直径。误差条表示来自两个DLS测量的数据范围。

图4：LNP配方改进了对siRNA递送试剂的筛选。(A)反应用于合成siRNA传递的类脂质先导库。这些材料作为简单脂质体或LNPs进行了体外和体内siRNA传递测试。(B)体外和体内剩余基因表达的热图（与阴性对照进行归一化）。荧光素酶和因子VII的siRNA分别用于体外（n = 4）和体内（n = 3）实验。误差条如图S5所示。(C)图显示了体外（脂质体）与体内基因表达之间的相关性。(D)体外（LNP）与体内基因表达的相关性。

图5：LNPs和脂质体的siRNA传递能力对阳离子脂质的烃类链长度有不同的依赖性。(A)当作为LNPs（开放条）或脂质体（黑色条）测试时，体外击中不同烃链长度的阳离子脂质的数量。（B−D）将具有四种不同胺头基的阳离子脂质的剩余基因表达作为烃链长度的函数进行标准化。(B)和(D)之间的−函数关系。原始基因表达数据如图4b所示。误差条表示±1的标准偏差（B，C： n = 4；D： n = 3）。

参考文献：

[1]Chen, Delai, et al. "Rapid discovery of potent siRNA-containing lipid nanoparticles enabled by controlled microfluidic formulation." Journal of the American Chemical Society 134.16 (2012): 6948-6951.

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