在同轴流反应器中使用pDNA纳米凝的微流体工程:过程开发,优化,可扩展性和in vitro性能

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 基因治疗 基因治疗

背景情况:

• 聚合物纳米凝对基因传递有希望,但在可扩展的生产和财产控制方面面临挑战.
• 现有的方法往往缺乏可重现性和对纳米凝特征的精确控制.

研究的目的:

• 开发一种可扩展的微流体策略,用于生产加氧甲基基移植的分支聚乙烯胺胺等离子体DNA纳米凝 (CMC-bPEI-pDNA NGs).
• 为了实现对纳米凝物理化学性质的精确控制,并确保高通量,可重复的制造.
• 为了证明这些纳米凝在体外基因传递中的有效性,并评估过程可扩展性.

主要方法:

• 使用同轴流反应器微流体平台进行连续纳米凝合成.
• 系统优化过程参数,包括水力动力学,混合,反应堆几何和试剂度.
• 在HEK293T细胞中评估了纳米凝特性 (大小,PDI,封装效率) 和基因传递性能 (GFP表达).
• 通过延长反应堆长度来扩大微流体过程的规模,以评估制造可行性.

主要成果:

• 实现了CMC-bPEI-pDNA NGs的高通量,可重复的生产,具有出色的单分散性 (PDI < 0.2) 和小于200nm的大小.
• 已证明高等离子体DNA (pDNA) 封装效率 (>90%) 和有效的细胞内传递,导致高绿色光蛋白 (GFP) 表达.
• 成功扩展了100倍的工艺,在1.14L/h的吞吐量下保持了纳米凝质量和生物性能.
• 确定了控制纳米凝特性和可扩展性的关键过程参数.

结论:

• 建立了一个强大的和可扩展的微流体工艺,用于生产功能性的聚合物纳米凝基因传递载体.
• 证明了将这项技术从实验室转化为大规模制造的可行性.
• 这项工作作为工业规模的基因疗法应用的概念验证,使用微流体制造.