一种微流控芯片及使用其制备脂质体纳米颗粒的方法

本发明属于医药制备，涉及一种微流控芯片及使用其制备脂质体纳米颗粒的方法。

背景技术：

1、脂质体纳米颗粒(lnps)为脂质和核酸的共组装纳米球，通常由甘油磷脂、阳离子脂质、固醇脂质和包覆寡核苷酸的聚乙二醇化脂质组成。用于制备脂质体纳米颗粒的制备系统，通常是将包含有药物(核酸)的水相溶液和包含有脂质的有机溶液在混合器中进行有序混合反应，通过自主装形成lnps溶液。水相溶液和有机溶液的比例是lnps制备成功与否的关键，具体的制备方法也决定了其性质，包括尺寸、均匀性和包封效率等。

2、现有技术中，通常用泵和管路将水相溶液和有机溶液输入微流控芯片中，以调控液体流速，从而调控比例。如cn214020875u提供了一种lnp核酸疫苗制备仪，包括两条并行的供液管路，供液管路包括相连通的供液瓶和微流体压力泵，微流体压力泵上的进液口处和出液口处分别与软管相接，两条供液管路分别与微流控混合控制芯片的一端相连通，微流控混合控制芯片内开设有y型微流道，y型微流道的双头分别与两条供液管路相连通，微流控混合控制芯片上还开设有与y型微流道的单头相连通的混合微流道，混合微流道由两段波浪形微流道组成，波浪形微流道包括四个波峰和四个波谷，两个波浪形微流道之间通过直线形微流道相连通，直线形微流道的内径小于波浪形微流道的内径。

3、cn107587997a提供了一种基于微流控泵的精确注射闭环控制系统，包括：微流控泵，通过控制压电陶瓷振子的振动以输出药液；流量传感器，通过感知所述微流控泵输出药液体积的变化而输出电信号；信号调理电路，用于将所述电信号进行信号调理，获得调理后的电信号；信号采集电路，用于将所述调理后的电信号从模拟信号转换为数字信号；信号处理单元，用于根据所述数字信号判断实时流量值是否符合目标流量值，并根据判断结果调整输出信号；以及控制驱动单元，用于根据所述输出信号调整输出至所述微流控泵的驱动信号，以控制所述微流控泵的输出状态。

4、以上专利采用泵来控制两相原料的进入速度，来获得两相混合的比例。这种方式泵前泵后都有管路连接，加上泵本身的腔体，这些部分内部的原料无法利用，死体积较大，会造成原料的浪费。

5、因此，亟需开发一种死体积较小的微流控芯片，以减少原料的浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种微流控芯片及使用其制备脂质体纳米颗粒的方法。本发明在微流控芯片的进样分流道上设置特斯拉阀，通过调整特斯拉阀的个数比例，可以控制不同进样分流道的压力，从而可以调控不同进样分流道中流动液体的流速比例，进而能够调整流入主流道的流动液体配比；该芯片结构简单，死体积小，能减少原料的浪费。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种微流控芯片，所述微流控芯片内设置有主流道和至少2条进样分流道，所述至少2条进样分流道的输出端均与所述主流道的输入端连通；其中，至少1条所述进样分流道上设置有特斯拉阀；

4、所述微流控芯片上开设有出口和至少2个入口，所述出口与所述主流道的输出端连通，所述至少2个入口与所述至少2条进样分流道的输入端一一对应连通。

5、本发明中，所述“至少2条进样分流道”中的“至少2条”例如可以是2条、3条、4条、5条、6条、7条、8条、9条、10条、12条、15条、17条或20条等；所述“至少2个入口”中的“至少2个”例如可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、12个、15个、17个或20个等。

6、本发明提供了一种微流控芯片，在进样分流道上设置特斯拉阀，特斯拉阀能够控制进样分流道中流动液体的压力，从而能够调控进样分流道中的液体流速，流动液体由进样分流道流向主流道；通过调整特斯拉阀的个数比例，可以控制不同进样分流道的压力，从而可以调控不同进样分流道中流动液体的流速比例，进而能够调整流入主流道的流动液体配比；同时，特斯拉阀还能避免液体回流；该芯片结构简单，死体积小，能减少原料的浪费，有利于制备脂质体纳米颗粒。

7、优选地，所述进样分流道的数量与所述入口的数量一致。

8、优选地，所述微流控芯片内设置有2-15条所述进样分流道，例如可以是2条、3条、4条、5条、6条、7条、8条、9条、10条、12条、14条或15条等，优选为2-6条。

9、优选地，设置有所述特斯拉阀的1条进样分流道上，所述特斯拉阀的数量为至少1个，例如可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、12个、15个、17个、20个或25个等，优选为1-20个，进一步优选为1-10个。

10、需要说明的是，不同进样分流道上特斯拉阀的个数可以相同也可以不同。

11、本发明中，当1条进样分流道上设置有至少2个特斯拉阀时，所述至少2个特斯拉阀串联设置。

12、优选地，所述进样分流道的宽度与所述主流道的宽度分别独立地为100-2000μm，例如可以是100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、1000μm、1200μm、1500μm、1700μm或2000μm等，优选为100-1000μm，进一步优选为200-400μm。

13、优选地，所述进样分流道的宽度与所述主流道的宽度相等。

14、优选地，所述进样分流道的高度与所述主流道的高度分别独立地为50-2000μm，例如可以是50μm、70μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、1000μm、1200μm、1500μm、1700μm或2000μm等，优选为50-1000μm，进一步优选为100-200μm。

15、优选地，所述进样分流道的高度与所述主流道的高度相等。

16、优选地，所述主流道上设置有混合器。

17、优选地，所述混合器的结构包括鱼骨结构、s型结构、螺旋形结构或环绕型结构中的任意一种或至少两种的组合。

18、优选地，所述主流道上还设置有稀释混合器，所述稀释混合器位于所述混合器和所述出口之间的流道上。

19、优选地，所述稀释混合器的结构包括鱼骨结构、s型结构、螺旋形结构或环绕型结构中的任意一种或至少两种的组合。

20、优选地，所述微流控芯片内设置有稀释液进样流道，所述稀释液进样流道的输出端接入所述混合器与所述稀释混合器之间的流道上。

21、优选地，所述微流控芯片上开设有稀释液入口，所述稀释液入口与所述稀释液进样流道的输入端连通。

22、优选地，所述微流控芯片连接有至少2个原料罐，所述至少2个原料罐与所述至少2个入口一一对应连通，其中，所述“至少2个原料罐”中的至少2个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、12个、15个、17个或20个等。

23、优选地，所述原料罐的数量与所述入口的数量一致。

24、优选地，所述至少2个原料罐的底部均开设有原料出口，所述原料出口与所述入口连通。

25、优选地，所述至少2个原料罐的顶部均开设有气体进口，所述气体进口连接有气源。

26、相比于泵输送的方式可能存在流速的波动，本发明通过气源提供压力，利用气压输送液体的方式流速更均匀，从而确保合成的lnps粒径更均一。同时，气压输送可将原料全部压入微流控芯片，从而避免原料的浪费。

27、优选地，所述至少2个原料罐连接同一气源。

28、本发明中，可由同一气源给不同进样分流道提供相同的压力，借由不同个数的特斯拉阀，可以较为精确地控制不同的液体在进样分流道中的流速。并且，在相同的压力下，特斯拉阀个数越多，液体压降越大，则流速越低；可依据此规律调整进样分流道上特斯拉阀的个数。

29、优选地，所述气源的压力为50-5000mbar，例如可以是50mbar、70mbar、100mbar、150mbar、200mbar、300mbar、400mbar、500mbar、700mbar、1000mbar、1500mbar、2000mbar、2500mbar、3000mbar、3500mbar、4000mbar、4500mbar或5000mbar等，优选为200-2000mbar。

30、第二方面，本发明提供了一种使用第一方面所述的微流控芯片制备脂质体纳米颗粒的方法，所述方法包括：

31、将至少2股原料分别注入至少2条进样分流道后，所述至少2股原料汇集进入主流道中进行反应，得到所述脂质体纳米颗粒。

32、本发明中，所述“至少2股原料”中的至少2股，例如可以是2股、3股、4股、5股、6股、7股、8股、9股、10股、12股、15股、17股或20股等。

33、优选地，所述原料的股数与所述入口的数量一致。

34、优选地，所述方法还包括：注入所述至少2股原料之后，将稀释液注入所述稀释液进样流道中，经所述混合器混合后的至少2股原料与稀释液汇集，进入所述稀释混合器。

35、纳米球组装速度较快，往往难以稳定性成有序的内部结构，在后续透析或切向流过滤的过程中容易出现破裂，破损等现象。而稀释液加入的作用是让纳米球可以更好地平衡，达到内部结构的稳定。这对于提升核酸或蛋白药物的包埋效率具有重要意义。

36、优选地，注入所述至少2股原料与注入所述稀释液的时间间隔为0-300s，例如可以是0s、1s、2s、5s、10s、20s、30s、50s、70s、100s、120s、150s、170s、200s、220s、250s、270s或300s等。其中，所述时间间隔为0s，是指同时注入所述至少2股原料和所述稀释液。

37、优选地，所述稀释液包括nacl溶液、水、柠檬酸缓冲液、磷酸盐缓冲液(pbs缓冲液)或tris缓冲液中的任意一种或至少两种的组合。

38、优选地，所述柠檬酸缓冲液、磷酸盐缓冲液和tris缓冲液的浓度分别独立地为1-500mmol/l，例如可以是1mmol/l、2mmol/l、5mmol/l、10mmol/l、20mmol/l、30mmol/l、40mmol/l、50mmol/l、100mmol/l、150mmol/l、200mmol/l、250mmol/l、300mmol/l、350mmol/l、400mmol/l、450mmol/l或500mmol/l等，优选为10-100mmol/l。

39、优选地，所述柠檬酸缓冲液、磷酸盐缓冲液和tris缓冲液的ph值分别独立地为5-9，例如可以是5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5或9等，优选为6-8。

40、优选地，所述nacl溶液的浓度为0.8-1.0％(w/v)，例如可以是0.8％、0.85％、0.9％、0.95％或1.0％等。

41、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

43、本发明提供了一种微流控芯片，在进样分流道上设置特斯拉阀，特斯拉阀能够控制进样分流道中流动液体的压力，从而能够调控进样分流道中的液体流速，流动液体由进样分流道流向主流道；通过调整特斯拉阀的个数比例，可以控制不同进样分流道的压力，从而可以调控不同进样分流道中流动液体的流速比例，进而能够调整流入主流道的流动液体配比；同时，特斯拉阀还能避免液体回流；该芯片结构简单，死体积小，能减少原料的浪费，有利于制备脂质体纳米颗粒。