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LNP包封仪 微流控

简要描述:LNP包封仪,LNP微流控(Microfluidic)技术是一种基于(微)流体力学理论,在管线中实现样品制备与加工的技术。将微流体的理化模型与流体力学理论相结合,可实现样品的混合、乳化及分离纯化等功能。

  • 产品型号:MPE-L1
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2026-10-30
  • 访  问  量: 6028

详细介绍

  LNP微流控包封仪产品介绍
  一、设备基础原理概述
  微流控技术是一种利用微通道处理或操纵微小流体的技术,所用装置又称为微流控芯片,具有体积轻、反应速度快、能耗低、样品及试剂用量少的特点和优点。
  微流控是依托微尺度流体力学建立的样品加工技术,整套LNP包封设备以此理论为核心支撑,融合微流体理化特性与流体动力学逻辑,在微型管路体系内完成生物样品的多步骤处理工作。设备整合过程控制技术与过程分析技术,搭建在线连续制备体系,区别于传统分段、间歇式制备工艺,全程工艺参数可稳定调控,批次间样品制备结果具备稳定重现性,工艺体系能够适配不同规模实验放大需求。
  整套设备依靠流体输送单元与微流控芯片协同运作,设置两路独立流体通道,分别承载脂质有机相、核酸水相两类原料,按照预设配比匀速输送至芯片内部完成接触混合,依托微流道结构改变流体流动形态,生成脂质纳米颗粒,是核酸递送载体研发、脂质体制备领域常用实验设备。
  微流控的流体特性
  雷诺系数(Reynolds number,Re)用于衡量作用于流体上的惯性力与黏性力相对大小。Re大意味着惯性力占主要地位,流体呈湍流,在一般管道Re<2000为层流状态。微流控中的流体Re通常远小于100,属于典型的层流,黏性力的影响远大于惯性力,同时由于流动阻力大,液体间不易混合。对于不互溶液体,在层流状态下扩散更难以形成,两相界面明显;而互溶液体在此层流状态下也会形成界面,不同液体间的扩散随着时间的延长沿横向/纵向进行。随着混合液体的特性、通道结构尺寸等多种因素的变化,微流控管道中的流体会形成塞状流、分层流、液滴流和环形流等多种不同的流型。由于在微流控通道内流体通过的体积极小,借助驱动装置可以精准调控液体流量和流速。互溶液体间可通过对流体的控制和加剧混合来迅速得到大小均一、重复性好的粒子:不互溶液体间通过在混合过程中界面保留及边界流体对中间流体的剪切得到均一的单乳/复乳液滴结构等。
 

微流控

  微流控的通道结构

  微流控通道的结构(尺寸、通道形状和壁面等)会对流体状态产生显著影响。常见的通道为平直结构(图4a),为增强流体的有效混合,会将通道进一步设计成多种结构。通过对通道不同结构的设计,更有利于液体在通道的弯折、起伏结构中在较低Re情况下产生剧烈的涡旋搅拌作用而增强混合效果,减少混合时间。 
 

微流控

  微流控的粒径影响因素

  通过调节微流控参数和脂质组成可以控制形成的LNP粒径。I.V. Zhigaltsev等采用图5所示微流控结构,保持脂相流速为0.5mL/min,水相流速从0.5mL/min升至4.5mL/min来调节水脂相流速比(flow rate ratio, FRR)为1-9,此时总流体流速(total flow rate, TFR)从1mL/min增加至5mL/min。从图可以看出,随着FRR增大,混合更快且稀释效应更好,粒径减小。脂质为POPC时,粒径约20nm;脂质为POPC/Chol时,最小粒径略有增加,为40nm。从中可以看出改变脂质相,LNP的粒径改变,且胆固醇可以增加LNP的最小粒径。

  此外其他研究表明微流控芯片通道尺寸、深度以及几何形状对制备的脂质体大小没有显著影响,不同的芯片结构、通道尺寸都可以产生尺寸相似的脂质体。但通道尺寸和深度较大的芯片易于制作和操控,且制备通量更高,有利于实际应用。 

微流控

 

 

  

LNP包封仪 微流控

 

 

  二、核心工作流程拆解
  1. 两相流体匀速输送
  设备搭载多级流体输送模块,分别对接有机脂质相(A相)与核酸水溶液相(B相),两路流体流速可独立调节,系统维持恒定输送速率,保障两相物料进入芯片时配比稳定,避免因流量波动造成颗粒成品指标偏差。输送管路配套压力监测组件,实时反馈管路内部流体压力,出现压力异常时可及时识别管路堵塞、物料耗尽等问题。
  2. 微流道混合乳化成型
  物料进入微流控芯片后,依靠芯片内部定制化微型流道改变流体运动状态,通过调整流速区间,可让流体形成层流、湍流、雾化三种不同流动形态,对应完成初乳化、复乳化两类制备需求。不同结构流道能够调整两相接触面积与接触时长,精准调控脂质与核酸的结合过程,保障核酸被脂质结构完整包裹,降低游离核酸占比。

典型芯片:



   3. 粒径精细化调控环节

  初步成型的混合液经高压输送单元送入二次处理芯片,依靠流体高速运动产生的剪切力、流体撞击作用力打散颗粒团聚结构,对脂质纳米颗粒尺寸进行修整。经过该步骤处理后的样品,颗粒尺寸可控制在百纳米区间内,多分散指数维持在较低区间,颗粒尺寸分布区间窄,成品均匀度良好。

  4. 成品收集与后处理衔接

  设备下方预留标准化样品收集工位,可放置不同规格收集容器承接流出成品,连续化出料模式无需中途停机分装。收集后的样品可直接衔接透析、浓缩、纯化等后续工序,整套制备流程连贯,减少样品转移过程带来的污染与损耗。
 

LNP包封仪 微流控

 

  三、设备结构与配套组件说明

  1. 整机操作柜体

  设备采用封闭式柜体设计,上方配置透明翻盖,实验操作时可打开翻盖观察内部流体运行状态,闲置时闭合柜体,阻挡粉尘、杂物进入管路与芯片区域。柜体左侧集成多路压力仪表、流体调节旋钮,对应每一路流体通道独立调控,搭配两块触控显示面板,集中展示流量、压力、运行时长等全部工艺数据,操作界面布局清晰,便于实验人员实时查看运行参数。

  2. 可更换微流控芯片体系

  设备支持多款不同流道结构芯片替换使用,市面上主流Y型、十字型、螺旋扰流型、多通道分流型芯片均可适配。不同流道对应不同实验场景:简单Y型芯片适配常规基础LNP制备;多分流道芯片可提升两相混合充分程度;螺旋扰流芯片侧重强化剪切效果,适配对颗粒均匀度要求较高的实验,使用者可根据实验目标自由更换芯片调整工艺。

  3. 流体安全配套部件

  管路接头采用标准化快插结构,拆装芯片、更换管路无需额外工具,缩短实验切换耗时;全部接触样品的管路、芯片材质适配生物试剂,耐有机溶剂、缓冲液腐蚀,无有害物质析出影响生物样品活性;柜体底部设置防滑支撑脚,设备运行过程中可降低震动对流体输送稳定性带来的干扰。

  四、设备适用应用场景

  1. 基础科研领域:mRNA、siRNA、质粒DNA等各类核酸载体脂质纳米颗粒制备,用于细胞转染、体外药效基础研究;

  2. 制剂开发领域:脂质纳米药物载体配方筛选,对比不同脂质配比、工艺参数对成品粒径、包封率的影响;

  3. 工艺放大研究:从实验室小试批次摸索稳定连续化工艺,积累可放大的工艺数据,为中试生产提供参数参考;

  4. 其他微球制备:可调整工艺参数用于普通脂质体、高分子微球、纳米乳剂等胶体分散体系样品制备。
 

LNP包封仪 微流控

 

LNP包封仪 微流控

 

  五、设备使用优势

  1. 连续化制备模式,全程无需人工分段操作,减少人为操作带来的数据误差,同参数下多次实验结果一致性稳定;

  2. 工艺参数全部可视化记录,流量、压力、运行时长数据可留存,方便实验复盘、配方迭代;

  3. 芯片模块化设计,更换流道即可切换实验工艺,一台设备可覆盖多种纳米颗粒制备需求;

  4. 流体压力实时监测,提前预判管路堵塞、耗材损耗问题,降低实验样品报废概率;

  5. 工艺具备梯度放大潜力,小试阶段建立的流体配比、流速参数,可直接作为中试设备调试参考,减少工艺转化成本。

  六、日常基础维护要点

  1. 单次实验结束后,使用配套缓冲液、有机溶剂依次冲洗全部流体管路与芯片,清除残留脂质、核酸物料,避免管路内壁物料干结堵塞流道;

  2. 长期闲置前,排空管路内部液体,干燥存放微流控芯片,避免潮湿环境造成芯片内部流道滋生微生物;

  3. 定期检查管路接头密封性,出现渗漏、压力数值漂移时及时更换密封垫圈与输送管路;

  4. 触控面板、压力仪表保持清洁,避免试剂溅落腐蚀电子元件,柜体外部定期擦拭除尘。

 

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