脂質ナノ粒子形成メカニズムに基づくDDSキャリア製造マイクロデバイス開発への応用

基于脂质纳米颗粒形成机制的DDS载体制造微器件开发应用

• 批准号: 19J20939
• 负责人: 木村 笑
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20939/
• 关键词: マイクロ流体デバイス; 脂質ナノ粒子; ドラッグデリバリー; ドラッグデリバリーシステム

本年度は、「従来よりも精密な粒径制御が可能な脂質ナノ粒子製造デバイスの開発」へ向けて、これまでに開発したマイクロ流体デバイス（バッフルデバイス）の粒径制御性の改良と人工エクソソーム作製への応用において進展があった。まず、従来のバッフルデバイスは低総流量において希釈過程で溶媒の濃度勾配が生じ、生成粒子の粒径のばらつきが大きくなることが課題であった。そこで低総流量での均一な溶媒希釈に優れているカオティックミキサーデバイスの三次元的な流体挙動に着目し、新たに三次元化バッフルデバイスを設計した。これにより、従来のバッフルデバイスよりも精密に粒径制御して20 nm～100 nmの脂質ナノ粒子を作製することに成功した。また、高総流量でのバッフルデバイスの迅速な溶媒希釈挙動が核酸を搭載した非カチオン性脂質ナノ粒子（人工エクソソーム）の高効率な作製に応用できることを見出した。従来のバッチ法およびカオティックミキサーデバイスでは粒子中に高効率（50%以上）で核酸を封入し、同時に粒径を精密に制御することは困難であった。そこで、バッフルデバイスによる粒子作製方法を応用したところ、従来よりも精密な粒径制御性と高い核酸封入率を示した。これは脂質溶液と緩衝液の液-液界面において迅速に溶媒が希釈されることで脂質分子と核酸によるコアが効率よく形成できたことを示唆しており、バッフルデバイスのエクソソーム創薬への応用が期待される。

今年，在准备“开发可以比以前更精确地控制粒径的脂质纳米颗粒制造设备”，在改善迄今为止已经开发的微流体设备（挡板设备）的粒度控制方面已取得了进展，这些设备已开发并应用了人工外多的生产。首先，常规挡板设备的问题在于，溶剂的浓度梯度在稀释过程中以较低的总流速发生，从而导致产生颗粒的粒径变化很大。因此，我们设计了一种新的三维挡板设备，重点是混沌混合器设备的三维流体行为，在低流速下，它们在均匀的溶剂稀释液中非常出色。这导致与常规挡板设备更精确的粒径控制在20 nm至100 nm之间的脂质纳米颗粒的产生。还发现，挡板设备在高流速下的快速溶剂稀释行为可以应用于携带核酸的非阳离子脂质纳米颗粒（人造外泌体）的高效产生。在常规的批处理方法和混合混合器设备中，很难将效率高（> 50％）的颗粒中封装，并同时精确控制粒径。因此，当应用了使用挡板装置的粒子生产方法时，它显示出比以前更精确的粒径控制和更高的核酸包装速率。这表明该溶剂在脂质溶液和缓冲液之间的液态液体界面上迅速稀释，从而有效地通过脂质分子和核酸形成了核心，并且预计将使用挡板设备来发现外染剂药物。

项目成果

バッフル構造を配置したマイクロ流路による脂質ナノ粒子の粒径精密制御

利用具有挡板结构的微通道精确控制脂质纳米粒子的粒径

• 发表时间: 2020
• 作者: 木村笑;真栄城正寿;石田晃彦;谷博文;渡慶次学
• 通讯作者: 渡慶次学

脂質ナノ粒子形成後の二次希釈操作が粒子サイズへ与える影響の解明

阐明脂质纳米颗粒形成后二次稀释操作对粒径的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: 木村笑;真栄城正寿;岡部奈々;佐藤悠介;石田晃彦;谷博文;原島秀吉;渡慶次学
• 通讯作者: 渡慶次学

A Microfluidic Methodology for One-Step Production of Size-Controlled Artificial Exosomes and Application to RNA Deliver

一种用于一步生产尺寸控制的人工外泌体的微流体方法及其在 RNA 递送中的应用

• 发表时间: 2020
• 作者: Kimura Niko;Maeki Masatoshi;Ishida Akihiko;Tani Hirofumi;Tokeshi Manabu
• 通讯作者: Tokeshi Manabu

核酸ナノキャリア製造のための新規バッフルデバイスの開発

一种用于核酸纳米载体生产的新型挡板装置的开发

• 发表时间: 2019
• 作者: 木村笑;真栄城正寿;石田晃彦;谷博文;渡慶次学
• 通讯作者: 渡慶次学

A Microfluidic Methodology for One-Step Production of Size-Controlled Artificial Exosomes and Application to RNA Delivery

一种用于一步生产尺寸控制的人工外泌体的微流体方法及其在 RNA 递送中的应用

• 发表时间: 2020
• 期刊: Proc. The 11th CSE International Autumn School & The 8th ALP International Symposium
• 作者: Kimura Niko;Maeki Masatoshi;Ishida Akihiko;Tani Hirofumi;Tokeshi Manabu
• 通讯作者: Tokeshi Manabu