CN110560186B - 使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片 - Google Patents
使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110560186B CN110560186B CN201910799739.6A CN201910799739A CN110560186B CN 110560186 B CN110560186 B CN 110560186B CN 201910799739 A CN201910799739 A CN 201910799739A CN 110560186 B CN110560186 B CN 110560186B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel
- solution
- polymer
- mixing
- nanoparticles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
- B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
- B01L2400/0439—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces ultrasonic vibrations, vibrating piezo elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
- B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片,包括:向生物膜道通入生物膜溶液,向聚合物通道通入含有聚合物的有机溶液,使有机溶液与生物膜溶液混合,混合后进入第一混合通道;向PBS通道中通入PBS溶液,使PBS溶液与混合溶液混合;混合后溶液输出至第二混合通道,以使混合溶液中的聚合物在压力和超声波作用下挤入生物膜内部。本发明将微流控芯片与超声相结合,提供一种一步合成生物膜包裹的纳米颗粒的方法,通过使用微流控芯片,精确控制物料流速与浓度,来调控纳米颗粒的尺寸与浓度,使合成的生物膜纳米颗粒形貌均一、结构稳定。
Description
技术领域
本发明涉及纳米生物膜合成技术领域,尤其涉及一种使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片。
背景技术
纳米颗粒可以携带治疗药物、成像材料及体内分析材料运送到肿瘤等病灶部位,达到治疗或诊断效果。但以聚合物为材质制备的纳米颗粒,虽然具有良好的生物相容性,但由于其疏水特性,在体内血液循环中易聚集,同时缺乏逃避免疫清除的表面修饰,导致其在体循环时间短,肿瘤靶向性不足,药物或分析材料递送效率低等问题。
研究表明,利用自然界细胞的生物膜(外泌体,红细胞膜,癌细胞膜,血小板膜及白细胞膜等等)就可以很好地解决这些问题,并利用生物膜的特点(癌细胞膜具有靶向癌症的能力,白细胞膜具有靶向炎症的特点),对多种病症达到治疗的目的。
目前成熟的制备生物膜包裹的聚合物颗粒主要有两种方法:一是通过纳米共沉淀法合成聚合物核心颗粒,随后将提取到的生物膜和聚合物纳米颗粒混合,共同挤压通过一定孔径的聚碳酸酯膜,得到生物膜包裹的聚合物纳米颗粒;二是通过纳米共沉淀法合成聚合物核心颗粒,随后将提取到的生物膜和聚合物纳米颗粒混合超声,得到生物膜包裹聚合物的纳米颗粒。
然而,上述合成方法,均存在制备颗粒周期长、制备过程中操作困难的问题,从而导致通过使用上述方法合成的颗粒均一性较差。
中国专利公开号:CN103736528A公开了一种试剂混合及微液滴、微液柱制备的微流控芯片,包括微注塑成型的基片和盖片;其基片通道底部以任意形式排列的圆锥形、圆柱形、立方柱形、四棱柱形四种形状的其中一种微结构,在微通道间使用最佳的宽度比和最佳角度加工出微通道以精确控制所形成的微液滴、微液柱的尺寸。
由此可见,所述微流控芯片存在以下问题:
第一,所述微流控芯片仅使用双通道,并通过将两种溶液分别从指定通道流入芯片以进行混合,在混合时两种溶液无法混合均匀。
第二,所述微流控芯片中设有以任意形式排列的柱状微结构,在将纳米颗粒与生物膜混合时,所述微流控芯片中的微结构会对生物膜造成破坏,从而导致纳米颗粒无法与生物膜混合并使纳米颗粒进入生物膜内部。
第三,所述微流控芯片中仅使用进出液1口和进出液2口对溶液进行单级混合,会导致两溶液混合不均匀。
第四,所述微流控芯片使用直线型通道,在将两种溶液对流混合并通入微结构后直接将混合溶液输出微流控芯片,没有对溶液进行进一步混合的手段,从而导致所述微流控芯片无法均匀混合溶液。
第五,所述微流控芯片仅能够对两种溶液进行混合,无法对三种及以上的溶液进行充分混合。
发明内容
为此,本发明提供一种使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片,用以克服现有技术中无法将溶液均匀混合导致纳米颗粒无法进入生物膜内部的问题。
一方面,本发明提供一种使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,包括:
步骤1:将微流控芯片置入超声波浴内,并向生物膜通道入生物膜溶液;
步骤2:向聚合物通道通入含有聚合物的有机溶液,使有机溶液与所述生物膜通道中的生物膜溶液混合,混合后溶液流经第一混合通道并在第一混合通道末端分流以分别进入第一混合通道;
步骤3:向PBS通道中通入PBS溶液,使PBS溶液与所述第一混合通道输出的混合溶液混合;
步骤4:所述PBS通道将混合后溶液输出至第二混合通道,当溶液进入第二混合通道后,混合溶液中的聚合物在压力和超声波作用下挤入生物膜内部;
步骤5:制备完成后,将含生物膜纳米颗粒的混合溶液从所述第二混合通道输出以完成生物膜纳米颗粒的制备。
进一步地,所述聚合物包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸和聚己内酯中的任一种或几种。
优选地,所述有机溶液为可溶解所述聚合物的有机溶剂与水的混合溶液,其中所述有机溶剂包括乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、三氟乙醇、甲醇和乙醇中的任一种。
进一步地,所述生物膜为常见的细胞膜,包括:外泌体、癌细胞膜、红细胞膜、白细胞膜、血小板膜、细菌和真菌膜中的任一种。
进一步地,所述方法可用于制备载药纳米颗粒,在制备载药纳米颗粒时,将药物与核心聚合物溶液混合后通入所述聚合物通道,所述药物包括紫杉醇、阿霉素和康普立停中的任一种。
进一步地,所述方法还可用于制备荧光纳米颗粒,在制备荧光纳米颗粒时,将荧光分子与聚合物溶液和生物膜融合混合后通入所述聚合物通道。
优选地,还可使用与荧光分子连接的聚合物核心制备荧光纳米颗粒,所述连接方式为化学键连接或非键作用连接。
优选地,所述荧光分子为疏水性和亲脂性的分子,包括DiO、DiD、DiR、Cy3和Cy5中的任一种。
另一方面,本发明提供了一种用于合成生物膜纳米颗粒的微流控芯片,所述微流控芯片按流体的流向包括:生物膜通道、聚合物通道、第一混合通道、PBS通道和第二混合通道;
所述生物膜通道为至少一条通道,其与聚合物通道并联设置且与聚合物通道交于第一交叉点,用以输送生物膜溶液并使生物膜溶液与聚合物通道输送的聚合物有机溶液在第一交叉点混合;
所述第一混合通道起始于所述第一交叉点,并与所述PBS通道交叉于第二交叉点,用以对流体进行一次混合;
所述第二混合通道的形状为双螺旋状、矩形波状、菱形串珠状、“S”状或“Z”状中的任意一种,其起始于第二交叉点,用以对流体进行二次混合;
其中,所述生物膜通道、聚合物通道和PBS通道分别有独立的入口,所述第二混合通道设有出口;
在各所述入口处均设有注射装置,用以控制各溶液以指定的流速输入微流控芯片。
进一步地,所述第一混合通道与所述PBS通道之间设有分流通道,分流通道为至少两条的双数通道,其分别分布于所述PBS通道两侧并与所述PBS通道交叉于第二交叉点,用以使流体均匀混合。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本发明将微流控芯片与超声相结合,提供一种一步合成生物膜包裹的纳米颗粒的方法,通过使用微流控芯片,精确控制物料流速与浓度,来调控纳米颗粒的尺寸与浓度,使合成的生物膜纳米颗粒形貌均一、结构稳定。
尤其,本发明将常规方法中的聚合物纳米颗粒的合成和生物膜在聚合物纳米颗粒的包裹,在一块微流控芯片中同时完成,减少了混合生物膜纳米颗粒时使用的设备,降低了生物膜纳米颗粒的制备成本。
进一步地,本发明通过使用二级混合的方式依次完成聚合物纳米颗粒的合成以及生物膜在聚合物纳米颗粒的包裹,提高了所述微流控芯片的运行效率。
进一步地,本发明所述微流控芯片中的第二混合通道选用双螺旋结构,当混合的聚合物纳米颗粒和生物膜通过芯片的第二混合通道时,双螺旋结构会将聚合物纳米颗粒挤进生物膜内,防止生物膜在混合过程中被破坏,从而提高了所述微流控芯片的混合效率。
进一步地,在使用所述微流控芯片时,整个芯片位于超声浴内,通过使用超声波,使生物膜囊泡表面形成微孔,以便于聚合纳米颗粒的进入,从而能够更加快速和高效的合成核壳结构的生物膜纳米颗粒,提高了所述微流控芯片的运行效率。
附图说明
图1为本发明微流控芯片的结构示意图;
图2为本发明实施例的微流控芯片的结构示意图;
图3为本发明实施例的微流控芯片的结构示意图;
图4为本发明实施例的微流控芯片的结构示意图;
图5为本发明实施例的微流控芯片的结构示意图;
图6为本发明实施例的微流控芯片的结构示意图;
图7为本发明实施例1中的红细胞膜纳米颗粒的透射电镜图;
图8为本发明实施例2中的癌细胞膜纳米颗粒的透射电镜图;
图9为本发明实施例3中的外泌体纳米颗粒的透射电镜图;
图10为本发明实施例4中荧光纳米颗粒的细胞荧光图片;
图11为本发明实施例5中载药纳米颗粒对肿瘤球的杀伤作用结果;
图12为使用本发明所述方法制备的纳米颗粒粒径随时间变化的坐标图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示,其为本发明所述微流控芯片的结构示意图,所述微流控芯片按流体的流向包括生物膜通道(图中未标出)、聚合物通道3、第一混合通道4、PBS通道7和第二混合通道8。其中,所述生物膜通道包括互相并联的第一生物膜通道1和第二生物膜通道2,第一生物膜通道1和第二生物膜通道2分别分布于所述聚合物通道3两侧并与所述聚合物通道3交叉于第一交叉点。所述第一混合通道4起始于所述第一交叉点,并在下游处分流形成第一分流通道5和第二分流通道6。第一分流通道5和第二分流通道6分别分布于所述PBS通道7两侧并与所述PBS通道7交叉于第二交叉点。所述第二混合通道8起始于第二交叉点,具有对流体的混合功能。
具体而言,所述第一生物膜通道1和第二生物膜通道2分别有独立的入口(图中圆柱状结构),聚合物通道3和PBS通道7分别有独立的入口(图中圆柱状结构),第二混合通道8呈双螺旋状,有唯一的独立出口(图中圆柱状结构)。在各所述入口处均设有注射装置(图中未画出),用以控制各溶液以指定的流速输入微流控芯片。
在制作所述微流控芯片时,选用PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为微流控芯片的制作材料,底部用玻璃封接,向通道中插入塑料管,再通过氧等离子体处理将PDMS与玻璃结合起来,该制作方法根据微流控芯片领域技术人员熟知的方法制作即可。所述微流控芯片上的通道可通过塑料管等与注射装置相连。
在使用所述微流控芯片时,分别向第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入生物膜溶液,并向聚合物通道3通入含有聚合物的有机溶液,使有机溶液与所述第一生物膜通道1和第二生物膜通道2中的生物膜溶液混合,混合后溶液流经第一混合通道4,在第一混合通道4末端分流并分别进入第一分流通道5和第二分流通道6;向PBS通道7中通入PBS溶液,使PBS溶液与所述第一分流通道5和第二分流通道6输出的混合溶液混合;混合后,PBS通道7将混合后溶液输出至第二混合通道8,当溶液进入第二混合通道8后,对第二混合通道8发射超声波以使混合溶液中的聚合物在压力和超声波作用下挤入生物膜内部;混合后,将含生物膜纳米颗粒的混合溶液从所述第二混合通道8输出以完成生物膜纳米颗粒的制备。
本领域的技术人员可以理解的是,所述聚合物可以为聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚己内酯(PCL)或其他种类的聚合物;所述的有机溶液中的有机溶剂可以是乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、三氟乙醇、甲醇和乙醇或其他种类的能够溶解上述聚合物有机溶剂,且有机溶解和水的混合比例本实施例不作具体限制;所述生物膜可以为外泌体、癌细胞膜、红细胞膜、白细胞膜或其他种类的常见的细胞膜。当然,所述生物膜通道的数量可以为一条、两条、三条或其他条数;所述第一混合通道4下游处分流通道的数量可以为两条、四条或其他双数的条数,只要满足所述生物膜通道和第一混合通道4能够分别将指定的流体输送至指定位置即可。所述注射装置可以为注射泵、蠕动泵或其他种类的泵,也可以为其他种类可以调控流体注入芯片时流量的仪器,只要满足所述注射装置能够控制各溶液以指定的流速输入微流控芯片即可。
请参阅图2所示,本实施例的微流控芯片与上述实施例的微流控芯片的差别仅在于所述第二混合通道8呈矩形波状,其它技术特征与上述实施例的微流控芯片相同。
请参阅图3所示,本实施例的微流控芯片与上述实施例的微流控芯片的差别仅在于所述第二混合通道8呈“S”状,其它技术特征与上述实施例的微流控芯片相同。
请参阅图4所示,本实施例的微流控芯片与上述实施例的微流控芯片的差别仅在于所述第二混合通道8呈菱形串珠状,其它技术特征与上述实施例的微流控芯片相同。
请参阅图5所示,本实施例的微流控芯片与上述实施例的微流控芯片的差别仅在于所述第二混合通道8呈“Z”状,其它技术特征与上述实施例的微流控芯片相同。
请参阅图6所示,本实施例的微流控芯片与上述实施例的微流控芯片的差别仅在于所述第一生物膜通道1和第二生物膜通道2有共同的入口,所述第二混合通道8呈矩形波状,其它技术特征与上述实施例的微流控芯片相同。
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
一种使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,包括以下步骤:
步骤1:将微流控芯片置入超声波浴内,并分别向第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入生物膜溶液;
步骤2:向聚合物通道3通入含有聚合物的有机溶液,使有机溶液与所述第一生物膜通道1和第二生物膜通道2中的生物膜溶液混合,混合后溶液流入第一混合通道4,第一混合通道4在末端处分流,混合溶液在分馏后分别流入第一分流通道5和第二分流通道6;
步骤3:向PBS通道7中通入PBS溶液,使PBS溶液与所述第一分流通道5和第二分流通道6输出的混合溶液混合;
步骤4:所述PBS通道7将混合后溶液输出至第二混合通道8,当溶液进入第二混合通道8后,混合溶液中的聚合物在压力和超声波作用下挤入生物膜内部;
步骤5:制备完成后,将含生物膜纳米颗粒的混合溶液从所述第二混合通道8输出以完成生物膜纳米颗粒的制备。
实施例1
使用本发明所述方法及微流控芯片对红细胞膜包裹的PLGA纳米颗粒(RBC-PLGA)进行制备,其中:
红细胞取自6周大的雄性昆明小鼠,使用1mg/mL EDTA溶液对取得的血液进行过抗凝处理,并使用1×PBS溶液在800g和4℃环境下离心清洗三遍,每次离心时长为5min,将得到的红细胞用预冷的0.25×PBS溶液裂解60min,再用0.25×PBS溶液在800g和4℃环境下离心清洗三遍,每次离心时长为5min,离心至溶液呈淡粉色,将离心后溶液存于1×PBS溶液中。
在合成颗粒前,将红细胞膜挤压通过400nm和100nm的聚碳酸酯膜,得到红细胞囊泡以备用。将PLGA溶于三氟乙醇和二甲基乙酰胺中,其中三氟乙醇和二甲基乙酰胺的体积比3:7,溶解后得到5mg/mL PLGA溶液。以7mL/h的流速向芯片中同时通入5mg/mL PLGA溶液,并以80mL/h的流速向芯片中通入0.15mg/mL的红细胞膜的PBS溶液,PLGA溶液从芯片的聚合物通道3通入,红细胞膜溶液分别从第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入,PBS溶液以7mL/h的流速从芯片的PBS通道7通入,同时辅以100W,80KHz的超声,待芯片中流体流速稳定后,从第二混合通道8出口收集纳米颗粒。
取4μL纳米颗粒,滴于碳膜铜网上,孵育5min后,用滤纸沿铜网边缘吸干,随后滴加1%醋酸双氧铀溶液,每滴加一滴后用滤纸吸掉,重复四次后,静置干燥使用透射电子显微镜进行观察,观察结果如图7所示,观察可得,本实施例制得的颗粒核壳结构明显,形貌均一。
实施例2
使用本发明所述方法及微流控芯片对癌细胞膜(A549)包裹的PLGA纳米颗粒(CCM-PLGA)进行制备,其中:
收集A549细胞后,用1×PBS溶液在800g和4℃环境下离心清洗三遍,每次离心时长为5min,得到的细胞用预冷的裂解液(10mM Tris,10mM MgCl2和蛋白酶抑制剂)裂解60min,随后对细胞碎片进行研磨,共研磨三次,每次均研磨2min,得到的溶液分别在10000g下离心10min,在10000g下离心1h,将得到的细胞膜存于1×PBS溶液中,在合成颗粒前分别将细胞膜挤压通过400nm和100nm的聚碳酸酯膜,得到癌细胞囊泡以作备用。将PLGA溶于三氟乙醇和二甲基乙酰胺中,其中三氟乙醇和二甲基乙酰胺的体积比3:7,溶解后得到5mg/mL PLGA溶液。以7mL/h的流速向芯片中同时通入5mg/mL PLGA溶液并以80mL/h的流速通入0.15mg/mL的癌细胞膜1×PBS溶液,PLGA溶液从芯片的聚合物通道3通入,癌细胞膜溶液分别从第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入,1×PBS溶液以7mL/h的流速从芯片的PBS通道7通入,同时辅以100W,80KHz的超声,待芯片中流体流速稳定后,从第二混合通道8出口收集纳米颗粒。
使用透射电子显微镜进行观察,观察结果如图8所示,观察可得,本实施例制得的颗粒核壳结构明显,形貌均一。
实施例3
使用本发明所述方法及微流控芯片对外泌体膜包裹的PLGA纳米颗粒(EM-PLGA)进行制备,其中:
收集A549细胞培养基后,在300g下离心10min以去除培养基中的死细胞,在2000g离心10min以去除细胞碎片,在10000g下离心60min以去除较大的细胞囊泡,随后在100000g下离心3h得到外泌体,存于1×PBS中备用。将PLGA溶于三氟乙醇和二甲基乙酰胺中,其中三氟乙醇和二甲基乙酰胺的体积比3:7,溶解后得到5mg/mL PLGA溶液。以7mL/h的流速向芯片中同时通入5mg/mL PLGA溶液,并以80mL/h的流速通入0.50mg/mL的外泌体1×PBS溶液,PLGA溶液从芯片的聚合物通道3通入,癌细胞膜溶液分别从第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入,1×PBS溶液以7mL/h的流速从芯片的PBS通道7通入,同时辅以100W,80KHz的超声,待芯片中流体流速稳定后,从第二混合通道8出口收集纳米颗粒。
使用透射电子显微镜进行观察颗粒核壳结构明显,观察结果如图9所示,观察可得,本实施例制得的颗粒核壳结构明显,形貌均一。
实施例4
使用本发明所述方法及微流控芯片对荧光标记的外泌体纳米颗粒进行制备,其中:
将PLGA溶于三氟乙醇和二甲基乙酰胺中其中三氟乙醇和二甲基乙酰胺的体积比3:7,溶解后得到5mg/mL PLGA溶液,向PLGA溶液中加入2%DiO染料,在外泌体中添加相同浓度的DiI染料,并在37℃下孵育10min。以7mL/h的流速向芯片中同时通入5mg/mL PLGA溶液,并以80mL/h的流速向芯片内通入0.50mg/mL的外泌体1×PBS溶液,PLGA溶液从芯片的聚合物通道3通入,外泌体溶液分别从第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入,1×PBS溶液以7mL/h的流速从芯片的PBS通道7通入,同时辅以100W,80KHz的超声,待芯片中流体流速稳定后,从第二混合通道8出口收集双荧光标记的纳米颗粒。
A549细胞与DiO和DiI标记的外泌体颗粒共孵育4h后,用激光共聚焦扫描显微镜观察细胞,扫描结果如图10所示。图10中的左数第一张图片中的荧光来自Hoechst染色的细胞核,左数第二张图片中的荧光是来自包裹在PLGA核心的DiO,左数第三图片中的荧光是来自包裹在外泌体膜中的DiI,左数第四张图中的色荧光为荧光重叠所得,显示本方法实现两种荧光分子的共递送。
实施例5
使用本发明所述方法及微流控芯片对载药外泌体纳米颗粒进行制备,其中:
将PLGA溶于三氟乙醇和二甲基乙酰胺中其中三氟乙醇和二甲基乙酰胺的体积比3:7,溶解后得到5mg/mL PLGA溶液,向PLGA中加入5%阿霉素,以7mL/h的流速向芯片中同时通入5mg/mL PLGA溶液,并以80mL/h的流速向芯片中通入0.50mg/mL的外泌体1×PBS溶液,PLGA溶液从芯片的聚合物通道3通入,外泌体溶液分别从第一生物膜通道1和第二生物膜通道2通入,1×PBS溶液以7mL/h的流速从芯片的PBS通道7通入,同时辅以100W,80KHz的超声,待芯片中流体流速稳定后,从第二混合通道8出口收集携带Dox的纳米颗粒。
A549肿瘤球与制备好的携带阿霉素的外泌体纳米颗粒孵育36h,然后用显微镜观察肿瘤的尺寸,观察结果如图11所示;图11中的左图是与PBS孵育的肿瘤球,右图是载药外泌体孵育的肿瘤球,根据图11可得出,纳米颗粒对细胞有明显的毒性,且纳米颗粒成功包裹了阿霉素。
分别对合成的EM-PLGA纳米颗粒和PLGA纳米颗粒使用激光粒度仪连续监测颗粒的粒径变化,并将监测数据进行记录和统计,统计结果如图12所示。根据图12可得,由本发明提供的制备方法得到的外泌体纳米颗粒在一周内粒径较稳定,而PLGA纳米颗粒粒径则明显变大,说明发生了聚集。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,包括:
步骤1:将微流控芯片置入超声波浴内,并向生物膜通道入生物膜溶液;
步骤2:向聚合物通道通入含有聚合物的有机溶液,使有机溶液与所述生物膜通道中的生物膜溶液混合,混合后溶液流经第一混合通道并在第一混合通道末端分流以分别进入第一混合通道;
步骤3:向PBS通道中通入PBS溶液,使PBS溶液与所述第一混合通道输出的混合溶液混合;
步骤4:所述PBS通道将混合后溶液输出至第二混合通道,当溶液进入第二混合通道后,混合溶液中的聚合物在压力和超声波作用下挤入生物膜内部;
步骤5:制备完成后,将含生物膜纳米颗粒的混合溶液从所述第二混合通道输出以完成生物膜纳米颗粒的制备;
所述方法可用于合成生物膜纳米颗粒,也可用于制备荧光纳米颗粒,在制备荧光纳米颗粒时,将荧光分子与聚合物溶液和生物膜融合混合后通入所述聚合物通道。
2.根据权利要求1所述的使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,所述聚合物包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸和聚己内酯中的任一种或几种。
3.根据权利要求2所述的使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,所述有机溶液为可溶解所述聚合物的有机溶剂与水的混合溶液,其中所述有机溶剂包括乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、三氟乙醇、甲醇和乙醇中的任一种。
4.根据权利要求1所述的使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,所述生物膜为常见的细胞膜,包括:外泌体、癌细胞膜、红细胞膜、白细胞膜、血小板膜、细菌和真菌膜中的任一种。
5.根据权利要求1所述的使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,所述方法可用于制备载药纳米颗粒,在制备载药纳米颗粒时,将药物与核心聚合物溶液混合后通入所述聚合物通道,所述药物包括紫杉醇、阿霉素和康普立停中的任一种。
6.根据权利要求1所述的使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,还可使用与荧光分子连接的聚合物核心制备荧光纳米颗粒,所述连接方式为化学键连接或非键作用连接。
7.根据权利要求6所述的使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法,其特征在于,所述荧光分子为疏水性和亲脂性的分子,包括DiO、DiD、DiR、Cy3和Cy5中的任一种。
8.一种用于合成生物膜纳米颗粒的微流控芯片,其特征在于,所述微流控芯片按流体的流向包括:生物膜通道、聚合物通道、第一混合通道、PBS通道和第二混合通道;
所述生物膜通道为至少一条通道,其与聚合物通道并联设置且与聚合物通道交于第一交叉点,用以输送生物膜溶液并使生物膜溶液与聚合物通道输送的聚合物有机溶液在第一交叉点混合;
所述第一混合通道起始于所述第一交叉点,并与所述PBS通道交叉于第二交叉点,用以对流体进行一次混合;
所述第二混合通道的形状为双螺旋状、矩形波状、菱形串珠状、“S”状或“Z”状中的任意一种,其起始于第二交叉点,用以对流体进行二次混合;
其中,所述生物膜通道、聚合物通道和PBS通道分别有独立的入口,所述第二混合通道设有出口;
在各所述入口处均设有注射装置,用以控制各溶液以指定的流速输入微流控芯片。
9.根据权利要求8所述的用于合成生物膜纳米颗粒的微流控芯片,其特征在于,所述第一混合通道与所述PBS通道之间设有分流通道,分流通道为至少两条的双数通道,其分别分布于所述PBS通道两侧并与所述PBS通道交叉于第二交叉点,用以使流体均匀混合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910799739.6A CN110560186B (zh) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | 使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910799739.6A CN110560186B (zh) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | 使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110560186A CN110560186A (zh) | 2019-12-13 |
CN110560186B true CN110560186B (zh) | 2021-11-16 |
Family
ID=68776466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910799739.6A Active CN110560186B (zh) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | 使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110560186B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4011494A4 (en) * | 2019-12-14 | 2022-10-05 | Shenzhen Institutes of Advanced Technology | MICRONANOFLUIDIC CHIP, PROCESS FOR ITS MANUFACTURE AND ITS USE |
CN111518668B (zh) * | 2020-05-06 | 2023-08-22 | 上海思路迪生物医学科技有限公司 | 外泌体提取和检测用微流控系统 |
CN114934010B (zh) * | 2022-07-05 | 2023-06-27 | 中国人民解放军空军军医大学 | 红细胞膜在增加外泌体产量中的应用 |
CN115253835B (zh) * | 2022-08-01 | 2024-03-05 | 中南大学 | 一种微流控混合装置及其一步式制备靶向脂质体的方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103878039A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-06-25 | 国家纳米科学中心 | 一种微流控芯片、使用其合成功能纳米颗粒的方法及应用 |
CN106000485A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 武汉大学 | 一种复合型微流控芯片及利用其制备碟形双色微球的方法 |
CN106345542A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-25 | 上海交通大学 | 一种用于复乳法制备脂质体的微流控芯片及其制作方法 |
CN107020156A (zh) * | 2016-02-01 | 2017-08-08 | 葛宇杰 | 驱动液流用构件易于卸除的艾滋病诊断用装置 |
CN107429262A (zh) * | 2015-01-07 | 2017-12-01 | 英迪公司 | 一种用于机械和水动力微流体转染的方法以及用于其的设备 |
CN109126652A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-04 | 苏州科技大学 | 一种自修复微胶囊的微流控制备装置及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9744513B2 (en) * | 2007-09-20 | 2017-08-29 | Jean-Louis Viovy | Encapsulation microfluidic device |
GB201111082D0 (en) * | 2011-06-29 | 2011-08-10 | Univ Leeds | Bubble generation |
CN104549585B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-01-18 | 国家纳米科学中心 | 一种微流控芯片及使用其制备纳米胶囊的方法 |
WO2018085453A1 (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | California Institute Of Technology | Microfluidic devices and methods for purifying rare antigen-specific t cell populations |
GB201622024D0 (en) * | 2016-11-14 | 2017-02-08 | Inventage Lab Inc | Apparatus and method for large scale production of monodisperse, microsheric and biodegradable polymer-based drug delivery |
-
2019
- 2019-08-28 CN CN201910799739.6A patent/CN110560186B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103878039A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-06-25 | 国家纳米科学中心 | 一种微流控芯片、使用其合成功能纳米颗粒的方法及应用 |
CN107429262A (zh) * | 2015-01-07 | 2017-12-01 | 英迪公司 | 一种用于机械和水动力微流体转染的方法以及用于其的设备 |
CN107020156A (zh) * | 2016-02-01 | 2017-08-08 | 葛宇杰 | 驱动液流用构件易于卸除的艾滋病诊断用装置 |
CN106000485A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 武汉大学 | 一种复合型微流控芯片及利用其制备碟形双色微球的方法 |
CN106345542A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-25 | 上海交通大学 | 一种用于复乳法制备脂质体的微流控芯片及其制作方法 |
CN109126652A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-04 | 苏州科技大学 | 一种自修复微胶囊的微流控制备装置及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
生物膜仿生纳米颗粒在药物传递体系中的研究进展;田浩等;《中国医药导报》;20180331;第15卷(第7期);第31-35页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110560186A (zh) | 2019-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110560186B (zh) | 使用微流控芯片合成生物膜纳米颗粒的方法及微流控芯片 | |
Zhao et al. | Microfluidic generation of nanomaterials for biomedical applications | |
CN109482111B (zh) | 子弹状非球形微颗粒和微囊及其制备方法 | |
JP2022109993A (ja) | 組織および細胞を処理するための方法および装置 | |
Wang et al. | Synthesis of biomaterials utilizing microfluidic technology | |
Zhang et al. | Tofu-inspired microcarriers from droplet microfluidics for drug delivery | |
De La Vega et al. | Uniform polymer microspheres: monodispersity criteria, methods of formation and applications | |
KR20220119432A (ko) | 미세유체 장치 및 이의 사용 방법 | |
CN108721684A (zh) | 一种核壳型预装化疗药物栓塞微球及其制备方法 | |
CN101048224A (zh) | 用于生产超声造影剂的设备和方法 | |
DE112019003498T5 (de) | Mikrodurchflusselektroporationsgeräte und verfahren zur zelltransfektion | |
CN111286456B (zh) | 微流控通道、微流控芯片及制备囊泡的方法 | |
CN104111190A (zh) | 一种双螺旋微流控芯片 | |
Fontana et al. | Nuts and bolts: microfluidics for the production of biomaterials | |
CN104549585A (zh) | 一种微流控芯片及使用其制备纳米胶囊的方法 | |
WO2023186128A2 (zh) | 混合单元、混合器、微流控芯片、混合装置 | |
Abrishamkar et al. | Microfluidic-assisted fiber production: Potentials, limitations, and prospects | |
CN110975953A (zh) | 一种微纳流控芯片及其制备方法与应用 | |
Siavashy et al. | A comprehensive review of one decade of microfluidic platforms applications in synthesis of enhanced carriers utilized in controlled drug delivery | |
Shan et al. | 3D printed integrated multi-layer microfluidic chips for ultra-high volumetric throughput nanoliposome preparation | |
Jiang et al. | Microfluidic-assisted formation of multifunctional monodisperse microbubbles for diagnostics and therapeutics | |
US8968873B2 (en) | Co-flow microfluidic device for polymersome formation | |
Mehraji et al. | Microfluidic synthesis of lipid-based nanoparticles for drug delivery: recent advances and opportunities | |
CN116077467A (zh) | 一种制备复合生物膜包覆载药纳米颗粒的微流控装置及方法 | |
CN115253835A (zh) | 一种微流控混合装置及其一步式制备靶向脂质体的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |