在全球COVID-19大流行后，mRNA疫苗的迅速开发和部署突显了脂质纳米颗粒（LNPs）在药物领域的重要性。LNPs作为脆弱RNA疗法和疫苗的主要递送载体，能够保护RNA免受降解，并确保其在体内的有效传递。
尽管LNPs至关重要，但在大流行期间，它们的大规模生产面临许多瓶颈，这表明需要可扩展的生产技术以满足全球需求。
最近，宾夕法尼亚大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇论文，介绍了硅可扩展脂质纳米颗粒生成平台（SCALAR），这是一种可重复使用的硅和玻璃基平台，旨在改变RNA疗法和疫苗的LNPs生产环境，并为COVID-19危机期间暴露的挑战提供可扩展和有效的解决方案。
宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的生物工程副教授迈克尔·米切尔表示：“我们很高兴能够创建一个技术平台，弥合RNA脂质纳米颗粒疫苗和治疗领域的小规模发现与大规模生产之间的差距。”他补充道：“通过这样做，我们有效地绕过了那些笨重、耗时且昂贵的障碍，这些障碍阻碍了有前景的新RNA药物和疫苗的生产。”
RNA疗法的复杂性要求RNA被包裹在能够穿越人体生物屏障的递送系统中。LNPs正是完成这一角色，使RNA能够到达目标细胞以实现最佳治疗效果。SCALAR的目标是在此基础上更进一步，使LNP生产速度达到前所未有的三个数量级，解决了现有方法在速度和一致性上的瓶颈。
这篇论文的第一作者、最近在米切尔实验室获得博士学位的莎拉·谢泼德表示：“有了SCALAR，我们不仅要应对当前的挑战，还要积极为未来的机遇和危机做好准备。这项技术灵活，采用微流体混合架构，具有足够的可扩展性，可以实时满足未来的需求。这是该领域的一次重大飞跃。”
谢泼德指出，SCALAR建立在米切尔实验室之前工作的基础上，并且是成功的基于微流控芯片的平台。类似于计算机芯片，SCALAR微芯片精确控制两个关键试剂——脂质和RNA，以生成LNPs。
此外，他们的平台可以配置为1个、10个或256个独立的混合单元，以满足从小规模药物筛选和开发到中等规模体内研究，再到临床应用的大规模配方的需求。
为了确保跨尺度的一致性，所有设备都采用相同的微流体混合架构，并且为了确保两种关键试剂均匀分布到阵列中的每个设备中，团队将高流体阻力微通道集成到设计中，以遵循先前建立的大型微流体设备的设计规则。这确保了多单元阵列中的每个设备产生具有相同物理特性的LNPs，这是严格监管的制药行业的关键属性。
谢泼德表示：“我们很高兴能够利用辛格中心的洁净室制造多用途芯片，这些芯片能够承受清洁芯片所需的高温和苛刻的溶剂，从而可以安全地重复使用。”
SCALAR芯片由硅和玻璃制成，与现有的基于聚合物的平台相比，具有多个优势。它们不仅能够防止与这些平台相关的物质浸出问题，从而导致污染，还可以在极高的温度下进行灭菌，使其成为制药应用的理想选择。此外，该平台可以重置和重复使用，提供环境效益并降低总体制造成本。
虽然研究人员最初使用SCALAR平台制作了SARS-CoV-2刺突蛋白编码的mRNA LNP疫苗，但他们认为其应用范围远不止于此。
“除了满足制药行业当前的关键需求外，Sarah的工作是微加工、微流体和脂质纳米颗粒技术的完美结合，”合著者、宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的生物工程教授David Issadore表示。“很少有学生能在攻读博士学位期间完成如此雄心勃勃的项目。”
米切尔表示：“这项技术有潜力成为纳米医学领域的基石，超越基于RNA的疗法。”他补充道：“SCALAR芯片的可扩展性和适应性很可能使其成为RNA脂质纳米颗粒制药制造工具箱中的瑞士军刀。”
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希望本篇文章《标量微芯片：革新mRNA疗法与疫苗生产的设计》能对你有所帮助！
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