[发明专利]一种微流控芯片及其在制备脂质纳米颗粒中的应用

说明书

本发明涉及微流控技术领域，公开了一种微流控芯片及其在制备脂质纳米颗粒中的应用。该微流控芯片包括芯片本体，其正面设有第一流体流道，第二流体流道和混合流道；混合流道的底面沿流向设有呈双列交错排列的浅阶梯凹腔和深阶梯凹腔，包括相互平行的左单列和右单列；左单列和右单列中的阶梯凹腔各自与混合流道的两侧壁衔接，由两个单列构成的平行双列中所有阶梯凹腔沿流向以“右单列的浅阶梯凹腔→左单列的深阶梯凹腔→左单列的浅阶梯凹腔→右单列的深阶梯凹腔”作为最小重复单元排列。本发明微流控芯片中含有特殊的多阶混合流道结构，在具备出色混合效果的前提下可降低压降，便于工业化放大，尤其适用于制备脂质纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控芯片及其在制备脂质纳米颗粒中的应用。

背景技术

微流控技术(Microfluidics)的出现为高质量制备微纳米材料提供了新的契机，微流控技术是一种在微纳尺度的通道内操控流体的技术，具有自动化、连续化、重现性高、操作简单等优点。目前该技术已被广泛用于生物医学分析、纳米材料合成等前沿领域，与传统的间歇反应相比，基于微流控技术的微纳米材料合成能够实现精确的反应控制、高速的混合反应，使材料以可控、可持续和节约成本的方式进行连续化合成，极具工业化生产的潜力和优势。

脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticles，LNP)作为一种纳米药物载体，特别适合于siRNA、mRNA、pDNA及小分子药物的递送。由于其对活性成分的包载率高、稳定性好、毒副作用小等优势，已经被越来越多的药物研发及生产机构所关注。

目前，脂质纳米颗粒可通过微流控芯片来制备。微流控芯片通常含有小的通道尺寸和通道多样性。微流控芯片制备脂质纳米颗粒的优势包括：粒径形态可控、单分散性、绿色环保且低耗。与传统制备方法相比，采用微流控技术制备纳米材料具有重复性更优、操作更加简易、可以更好的实现生产的放大。采用微流控制备脂质体纳米粒可缩短混合时间、提高均一性，实现高通量和连续生产、纳米颗粒生产的集成和自动化，通过精确的流速控制，可实现多种粒径的控制。

微流控芯片的特点是通道小，一般为微米尺寸，利用了流体扩散的原理，但过小的通道尺寸（小于100um）存在压降大且易堵的问题；若通道放大，则混合效果下降明显。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微流控芯片及其在制备脂质纳米颗粒中的应用。本发明微流控芯片中含有特殊的多阶混合流道结构，在较低的压降下同时具备出色的混合效果，适用于微流体的混合和机理研究，尤其适用于制备脂质纳米颗粒。

本发明的具体技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种微流控芯片，包括芯片本体；所述芯片本体的正面上设有：

第一流体进口；

第二流体进口；

与第一流体进口连通的第一流体流道；

与第二流体进口连通的第二流体流道；

混合流道；第一流体流道和第二流体流道的末端汇流后与混合流道的入口连通；混合流道的底面沿流向设有呈双列交错排列的浅阶梯凹腔和深阶梯凹腔，包括相互平行的左单列和右单列；左单列和右单列中的阶梯凹腔各自与混合流道的两侧壁衔接，由两个单列构成的平行双列中所有阶梯凹腔沿流向以“右单列的浅阶梯凹腔→左单列的深阶梯凹腔→左单列的浅阶梯凹腔→右单列的深阶梯凹腔”作为最小重复单元排列；

与混合流道的末端连通的流体出口。

本发明微流控芯片的工作原理为：两股流体分别由第一流体进口和第二流体进口进入第一流体流道和第二流体流道，于第一流体流道和第二流体流道末端汇流处汇流并进入混合流道。本发明中混合流道采用了特殊的多阶阶梯型结构，流体在经过该多阶阶梯型结构，流时会产生起伏运动，在不增加流体阻力的前提下，大大增强了扰动性，使平流变成了湍流，增强了混合效果。