用于納米材料合成的微流控技術(shù)綜述

納米材料具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，其作為新一代藥物給藥劑型日益受到重視。納米材料的小尺寸能夠增加藥物負(fù)載能力，延長(zhǎng)藥物的血液循環(huán)時(shí)間，并改善藥物的細(xì)胞攝取和組織滲透。特定的納米結(jié)構(gòu)有助于調(diào)節(jié)藥物的負(fù)載和釋放，靶向遞送有效載荷到疾病部位，并提高生物功效。開發(fā)穩(wěn)健、可擴(kuò)展的納米材料合成方法對(duì)于擴(kuò)大其生物學(xué)應(yīng)用和臨床轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)，如尺寸和結(jié)構(gòu)，可以通過控制合成過程中的質(zhì)量和傳熱條件來控制。

微流控系統(tǒng)具有精確可控的傳質(zhì)和傳熱和易于放大的特點(diǎn)，可以被用于掃清阻礙納米材料大規(guī)模生產(chǎn)的障礙。例如，在皮升到微升的尺度上，微流控通道中的流體動(dòng)力混合以高度可控、密集和均勻的方式發(fā)生。微流控系統(tǒng)的多階段設(shè)計(jì)有助于在預(yù)定階段整合不同的反應(yīng)，從而允許復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的順序組裝。外部物理場(chǎng)與微流控系統(tǒng)的耦合進(jìn)一步提高了微流控系統(tǒng)合成功能多樣性納米粒子的能力。此外，高通量的微流控合成可以很容易地通過在單個(gè)裝置中連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)或使用并行微通道來實(shí)現(xiàn)，而無需重新優(yōu)化合成條件。由于這些獨(dú)特的特性，用于納米材料合成的微流控技術(shù)近年來呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

微流控納米材料最成功的例子之一是在COVID-19大流行期間開發(fā)的基于脂質(zhì)納米顆粒(LNP)的mRNA疫苗。該疫苗在COVID-19大流行期間具有加速的臨床轉(zhuǎn)化和強(qiáng)大的功效。除了LNP外，微流控系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于其他納米材料的可控合成。

近日，國家納米科學(xué)中心孫佳姝團(tuán)隊(duì)對(duì)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微流控合成的納米材料進(jìn)行了全面的總結(jié)。文章介紹了微流控系統(tǒng)用于納米材料合成的基本物理化學(xué)/流體力學(xué)原理，總結(jié)了不同類別微流控系統(tǒng)的關(guān)鍵特征和生物學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景，并對(duì)微流控平臺(tái)當(dāng)前存在的問題和未來發(fā)展方向提出了展望。這些總結(jié)將為微流控技術(shù)成為納米材料快速生產(chǎn)、優(yōu)化和應(yīng)用的通用工具提供了重要參考。

用于納米材料合成的微流控技術(shù)綜述

集成外部物理場(chǎng)的微流控反應(yīng)器

用于制備負(fù)載RNA/DNA的脂質(zhì)納米顆粒的微流控反應(yīng)器的發(fā)展

該論文以“Microfluidic synthesis of nanomaterials for biomedical applications”為題，發(fā)表在英國皇家化學(xué)會(huì)期刊Nanoscale Horizons上。本文第一作者是國家納米科學(xué)中心博士研究生黃焱娟和研究員劉超，通訊作者是國家納米科學(xué)中心研究員孫佳姝。

審核編輯：湯梓紅