基于微流控技术制备纳米载体：突破治疗递送系统中的生物屏障-北京永康乐业科技发展有限公司

微流控技术彻底改变了用于药物和基因递送的纳米载体的合成方式，为治疗性纳米颗粒的制备提供了无与伦比的精度和效率。由此制备的纳米载体成为突破生物屏障的变革性手段，能够增强靶向性、胞内转运效率和治疗效果，尤其适用于中枢神经系统疾病、癌症等难治性疾病的治疗。

近期，伊朗德黑兰医科大学研究人员发表综述，聚焦基于微流控技术的纳米载体在治疗递送系统中的应用，系统阐述其技术优势、创新方向、现存挑战及未来前景。相关研究成果以“Microfluidic-based nanocarriers for overcoming biological barriers in therapeutic delivery systems”为题，发表于期刊《Nanoscale》。

本文要点：

1、该综述聚焦微流控技术在纳米载体合成中的应用，指出其通过精准控制纳米载体的尺寸、组成和释放特性，有效解决了传统治疗递送系统（TDS）靶向性差、生物利用度低、全身毒性高等问题

2、重点介绍了液滴微流控、流动聚焦等关键技术，以及AI与机器学习在优化合成流程中的作用，同时分析了该领域在规模化生产、成本效益、监管合规等方面的挑战。

3、展望了其在成像、诊断和个性化医疗等领域的未来应用，强调微流控基纳米载体对推进纳米医学发展的变革性意义。

一张图读懂全文

针对血脑屏障（BBB）这一治疗中枢神经系统（CNS）疾病的关键障碍，微流控基纳米载体有哪些具体解决方案？

BBB对大多数药物具有高度选择性，微流控基纳米载体通过以下策略实现BBB穿透：

1、表面配体修饰：利用微流控技术合成纳米载体后，通过“后插入”或表面工程引入BBB靶向配体，如：

肽修饰：Han等（2025）通过微流控混合系统制备RVG29、T7等肽修饰LNPs，其中RVG29-LNPs可显著增强神经元mRNA转染，降低肝脏摄取；
抗体/载脂蛋白修饰：如mApoE修饰载体，利用BBB表面受体介导的转胞吞作用进入脑内。

2、载体特性优化：通过微流控精准控制载体尺寸（如30nm左右的负电纳米颗粒更易穿透BBB）、表面电荷，减少被BBB内皮细胞排斥的概率；

3、利用疾病状态下的BBB变化：如在胶质母细胞瘤、中风等疾病中，BBB完整性受损，微流控可定制载体（如酶可降解涂层载体），利用该特性提升脑内递送效率。例如，Sadat Razavi等开发的壳聚糖基载体，通过电荷调节与疾病诱导的BBB破坏，实现阿尔茨海默病、帕金森病的药物递送。

图1：微流控技术助力纳米载体跨越生物屏障的机制图。展示纳米载体在全身、细胞外、细胞内层面面临的关键生物屏障（如免疫清除、血脑屏障、溶酶体降解），对应微流控技术的解决方案（如控制尺寸形状、靶向功能化、精准包裹药物），体现微流控如何针对性突破屏障以提升纳米载体效能。

图2：纳米载体的微流控合成方法示意图。A 为微流控微滴发生器：将载体与遗传物质溶液包裹在不相溶油相中，形成单分散微滴/气泡，实现纳米载体精准合成；B 为微流控连续流系统：载体与质粒分别进入不同通道，可控混合以高效、可重复合成纳米载体。

图3：微流控涡旋聚焦（MVF）装置设计与制造图。A 为装置流体结构示意图（含环形交汇点、锥形混合区）及尺寸标注；B 为水与乙醇共流的模拟图（流线、浓度分布）；C 为不同距离处的径向溶剂浓度曲线；D、E 分别为脂质体平均直径与归一化尺寸分布，验证该装置可在 60 mL/min 总流量下调控脂质体尺寸（27-100 nm）且保持均一性。

图4：微流控旋流混合器设计与性能图。A 为旋流混合器结构（含 1/2/4 个可调混合元件），通过产生旋流实现快速均匀混合；B 对比 T 型混合器与旋流混合器生成的 SNPs、LNPs，显示后者颗粒更小、PDI 更低；C 为旋流混合器制备的 SNPs、LNPs 对阿霉素的包封效率；D 为三种药物（游离 DOX、SNP-DOX、LNP-DOX）在 HCT 116 细胞中的摄取荧光图；E 为三种药物处理后的细胞存活情况，体现载体的优势。

图5：离子强度对微流控合成隐形阳离子脂质体（SCLs）的影响图。A、B 分别为低、高离子强度环境下 SCLs 形成示意图，高离子强度通过增强疏水作用促进脂质双层有序自组装；C 为不同 PBS 浓度（0-50 mM）下 SCLs 的粒径分布曲线，验证离子强度对颗粒均一性的调控作用。

图6：细胞特异性脂质纳米颗粒（LNPs）设计与性能图。A 为 LNP 结构示意图（含可电离脂质、胆固醇、DSPC、PEG），强调脂质尾部对稳定性和递送效率的影响；B 为不同脂质 LNP 的粒径与 zeta 电位随时间变化；C-E 分别为 mRNA 包封效率、粒径稳定性、PDI 稳定性数据；G、H 通过荧光实验与定量分析，展示不同脂质 LNP 对 B16F10（上皮）、CT26（成纤维）、Raw264.7（巨噬细胞）的细胞特异性递送效率。