微流體製備技術在生物醫藥、化妝品和其他領域的應用

微流體技術 是一項跨學科技術，最近在生物醫藥、化妝品和生物殺蟲劑等領域取得了顯著進展。 它展現了重要應用潛力，有望推動相關行業的發展和升級。

什麼是微流體製備技術？
基於微流體製備技術 微流體芯片通道的微流體制備精確控制流速、體積比、混合順序和原料位置。這項技術可以設計各種單分散液滴結構，可以封裝活性成分。由於其 對微小流體體積的精確控制，微流控製備技術可設計各種微乳液和單分散封裝活性成分的載體，從而賦予活性成分穩定性、持續釋放和定向等特性 穩定性、持續釋放和定向.
微流控晶片結構類型：微流控晶片的基本結構包括同軸聚焦、流向聚焦-兆交界和Y-交界，可用於製備單滴。通過結合和改善這些基本結構，可以創造雙，多甚至多室液滴，實現單一過程中一個或多個活性成分的有效運送。

微流控製備技術的優勢
❖高效混合和精密控制
❖實現液滴結構設計，獲得均勻的粒徑
❖連續生產工藝，為工業應用提供強大的可行性

1) 脂質體
靶向腫瘤藥物傳遞載體
脂質體是球形囊泡，具有雙層結構，在磷脂質分散在水中時形成。它們的大小範圍從幾納米到數百微米不等，並封裝水相。作為藥物載體， 脂質體可以保護藥物，增強療效，減少對身體的毒性，提高藥物的靶向性Doxil是第一款經FDA批准的納米藥物（於1995年推出），可顯著減少柔紅霉素的心毒性，而不影響其抗腫瘤活性。
功能化脂質體的開發
傳統方法製備的脂質體往往具有批次之間的差異性差，以及粒徑和性質變異大，限制了許多研究項目僅停留在實驗室階段。微流體技術使脂質體具有一致的批次質量、可控的粒徑和性質，以及攜帶多種藥物的能力，尤其有利於靶向腫瘤藥物遞送。 微流體技術的核心是將兩相流體匯合形成納米級粒子。通過將不同藥物納入兩相中，可以實現雙藥物載荷；在有機相中添加功能化磷脂或連接磷脂的配體，可能實現多功能脂質體的一步生產。特別有利於靶向腫瘤藥物遞送。
微流體技術的核心是將兩相流體匯合形成納米級粒子。 匯聚兩相流體形成納米級粒子。通過將不同藥物納入兩相中，可以實現雙藥物載荷；在有機相中添加功能化磷脂或與磷脂結合的配體，可能實現多功能脂質體的單步生產。

2) 脂質納米粒子（LNP）
FDA批准的核酸藥物傳遞系統
脂質納米粒子（LNP）技術是大多數獲得授權的mRNA COVID-19疫苗（包括全面和緊急使用授權）的基礎。目前，超過90%的臨床mRNA藥物開發也依賴LNP傳遞系統。

❖siRNA療法： Onpattro（patisiran）是首個獲批准的siRNA療法，用於治療hATTR澱粉蛋白沉積症。LNP siRNA技術還為治療其他遺傳性和慢性疾病開辟了新途徑。
❖mRNA疫苗： mRNA COVID-19疫苗的成功開發凸顯了LNP技術在疫苗領域的重要潛力。 LNP mRNA疫苗能有效刺激免疫反應，有助於控制流行病。
❖mRNA 療法: LNP mRNA系統可用於治療各種疾病，如心血管疾病、肝纖維化和罕見疾病，並實現基因編輯。

LNP載體準備溶劑
為確保遞送效果，LNP顆粒大小通常需要控制在100nm以下，並具有均勻的顆粒分佈。微流體技術提供了成熟的解決方案: 通過在單獨的水相和有機相中溶解核酸和脂質，並在微流控晶片內迅速混合兩相，脂質納米粒子在一個步驟中形成。這不僅實現了均勻的粒徑分佈，還可以通過調整總流速和流速比進行精確的粒徑控制。，藉由在單獨的水相和有機相中溶解核酸和脂質，並在微流控晶片內迅速混合兩相，脂質納米粒子在一個步驟中形成。這不僅實現了均勻的粒徑分佈，還可以通過調整總流速和流速比進行精確的粒徑控制。

3) 氫膠微球
運輸小分子藥物或生長因子的傳遞載體
氫膠微球可以保護、運輸和局部釋放藥物（如小分子藥物或生長因子）。在藥物遞送方面，早期使用氫膠微球是在整形外科手術中，以實現生長因子的持續釋放，有助於骨骼和軟骨修復。氫膠微球也經常用於 生長因子持續釋放，幫助骨骼和軟骨修復。氫膠微球也經常用於 肺部藥物遞送 並作為載體 在微組織內部進行生長因子傳遞研究表明，載有白介素-10的水膠微球可以促進心臟修復，研究還表明，水膠微球可以保護胰島素免受胃酸分解，使患者可以從注射劑轉換至更便利的口服劑量。
水膠微球製備方法
製備水膠微球的常用方法包括大量乳化、微流體乳化、光刻、電噴和機械碎片。 該微流控乳化方法 能夠有效控制水膠微球的形成過程，產生具有特定形狀的微球。

02微流體技術在化妝品中的應用
功能性護膚趨勢
雙重乳化結構
具有多重效益的護膚品，如美白、保濕、抗皺和抗衰老效果，深受消費者青睞。這已成為許多化妝品公司研究和營銷的焦點。目前，對於熱門護膚品僅依賴單一原材料供應商的情況已經少見，生產技術的改進成為構建獨特品牌優勢的關鍵。
在護膚品中，乳液類型的護膚品（各種保濕霜）佔了超過70%，而 雙重乳化產品 具有更廣泛的應用潛力。例如，一些不穩定或氧化的活性成分，如維生素C和巴庫鉤，可以完全封裝在內部液滴中，外部液滴在使用時提供保護，使消費者能夠吸收。這一趨勢在許多國際知名產品中顯而易見。此外，具有水/油/水或油/水/油系統的雙重乳化體能使油溶性成分和水溶性成分共存於單一乳液中，支持配方設計和產品功效。
乳化技術比較
❖第1代 機械攪拌: 在乳液尺寸分佈和產品穩定性方面受限。
❖第二代 高壓均質化: 具有良好的尺寸分布和穩定性，但需要更多乳化劑來維持有效成分的功效；實現多層乳液結構具有挑戰性。
❖第三代 微流體技術: 在相同配方下，實現均勻且可控的乳液尺寸（可實現更小的粒徑），有效成分的封裝強度高，多層乳液的設計簡單直接。
化妝品微膠囊應用案例
幾家知名的化妝品公司已經將微流體技術整合到其產品開發和製造中。
❖Dior Prestige Rose Micro-Oil — 使用微流體技術將玫瑰精華封裝，保持鮮活性，減少對乳化劑的需求，增強配方溫和度。
❖Chanel康奈爾修護面霜（微精華、面霜、眼霜）
❖伊麗莎白雅頓超能水精華 + 完美底妝底液精華素（透明質酸）

03 生物-疫苗科研領域中的微流體技術
納米殺蟲劑運輸系統有效解決了傳統殺蟲劑存在的問題，如低利用率、生物利用率差和不穩定性。華東科技大學藥學院朱衛平教授和楊陽陽提出了一種基於微流體的納米粒平台，連續生產均勻、高效的脂質納米粒封裝dsRNA納米殺蟲劑，有效控制諸如甜菜夜盜等害蟲。 LNP封裝可保護dsRNA免受核酸酶降解，增強dsRNA穩定性和細胞傳遞，從而提高RNAi效果。 這種微流控納米顆粒平台為高質量連續生產RNAi納米生物殺蟲劑提供了一條新路徑，促進了納米生物殺蟲劑行業的發展。

靈活的設置可進行預先和後續樣品廢棄物處理，實現無人值守的批量樣品收集，通過時間或體積設定樣品容量。
操作狀態
實時顯示操作狀態，注射器剩餘容量，進度，時間和體積清晰可見。
數據記錄
實時記錄操作數據，支持Excel等可匯出的數據格式，方便數據分析。

應用示例
對於在IMD-L平台上進行mRNA-LNP制備，脂溶液和eGFP mRNA溶液使用1:3的流速比。結果的mRNA-LNP溶液通過0.22微米過濾進行過濾，得到最終的mRNA-LNP產品。

IMD-L在納米粒子製備方面表現優秀，平均粒徑為81-86nm，PDI小於0.1，在三次平行實驗中實現了粒徑均勻和批次穩定。獨特的脂質配方實現了超過95%的封裝率，並在冷藏1個月後，粒徑分佈仍然穩定。

Morimatsu繼續探索和擴展微流體技術的創新應用，根據客戶需求提供全面的、有針對性的解決方案，支持研究和生產進步。