Липосомы – это сферы, состоящие из двойного слоя фосфолипидов, жировых комплексов, которые являются строительными блоками для мембран клеток животных. Они напоминают простые клетки с удаленными «кишками». Широкому применению промышленных липосом в качестве искусственных носителей лекарственных средств препятствует ряд ограничивающих факторов, таких как несоответствие размеров, структурная нестабильность и высокие производственные затраты.
В новой статье в журнале Lab on a Chip команда из NIST и Университета Мэриленда (UM) описывает новый подход к преодолению этих препятствий.
Новая система группы состоит из связанных капиллярных трубок, ее изготовление стоит менее 1 доллара и не требует специальной технологии производства или опыта, но при этом стабильно дает большие количества однородных и прочных везикул.
Предыдущие устройства, генерирующие микрофлюидные липосомы NIST / UM, представляли собой двумерные конструкции, включающие крошечные каналы, вытравленные на кремниевой пластине с использованием тех же методов, которые использовались для создания интегральных схем. Молекулы фосфолипидов, растворенные в изопропиловом спирте, подавались через центральный впускной канал в канал «смеситель» и фокусировались в струю жидкости с помощью раствора на водной основе, добавляемого через два боковых канала.
Компоненты смешивались вместе, когда они смешивались на границах протекающих потоков жидкости, заставляя молекулы фосфолипидов самоорганизовываться в наноразмерные везикулы контролируемого размера.
В последних достижениях NIST / UM планарная структура была заменена трехмерным микрофлюидным устройством. Новый генератор липосом состоит из стеклянного цилиндра диаметром 3 миллиметра, содержащего связку из семи крошечных стеклянных капиллярных трубок – каждая миллиметр в поперечнике или около диаметра булавочной головки – одна в центре и шесть вокруг нее.
Микроразмерный пластиковый капилляр (около 500 микрометров в диаметре или длине амебы) проходит через центральную трубку и выходит за пределы конца пучка капилляров. Все материалы коммерчески доступны по цене копейки за единицу.
Раствор на водной основе (известный как PBS) протекает через внешние шесть капилляров, в то время как центральный канал несет фосфолипид, растворенный в спирте (при производстве PBS будет нести лекарство или другой груз для везикул).
Стандартная стеклянная пипетка, прикрепленная к концу микрофлюидного устройства, улучшает перемешивание за счет концентрирования отношения воды к липиду / спирту.
«С нашим трехмерным капиллярным устройством мы можем в три раза увеличить производство высококачественных липосом по сравнению с тем, что наша двумерная планарная система может сделать за то же время», – говорит инженер-химик NIST Вятт Вриланд, один из авторов лаборатории Чип-бумага.