微流控技术制备核壳纳米粒子——新一代聚合物和脂质基药物纳米载体

摘要：近期，米兰理工大学的研究人员发表综述，深入探讨了微流控技术在核壳纳米颗粒（CSNPs）合成中的最新进展，强调其在尺寸均一性、药物包封效率及可控性方面相较于传统批量方法的显著优势，并系统分析了微流控芯片材料的特性及其在规模化生产中的潜力。相关研究以“Advanc

导读：

近期，米兰理工大学的研究人员发表综述，深入探讨了微流控技术在核壳纳米颗粒（CSNPs）合成中的最新进展，强调其在尺寸均一性、药物包封效率及可控性方面相较于传统批量方法的显著优势，并系统分析了微流控芯片材料的特性及其在规模化生产中的潜力。相关研究以“Advanced microfluidic strategies for core-shell nanoparticles: the next-generation of polymeric and lipid-based drug nanocarriers”为题目，发表在期刊《Chemical Engineering Journal Advances》上。

本文要点：

1、综述了微流控技术在核壳纳米粒子（CSNPs）制备中的最新进展，强调其相比传统批量方法在尺寸均一性、药物包封效率及可控性方面的优势。

2、系统分析了微流控芯片材料（如PDMS、热塑性聚合物、玻璃及复合材料）的化学稳定性、生物相容性及规模化生产潜力，探讨了不同材料的适用场景与局限性。

3、总结了微流控芯片制造技术（软光刻、注塑成型、3D打印等）的工艺特点，对比了其在复杂结构实现、分辨率及生产成本上的差异。

4、重点探讨了纳米沉淀、乳化及流体动力学聚焦等微流控核心策略在聚合物和脂基纳米粒子合成中的机制，揭示了流速比、混合动力学等参数对粒子尺寸、多分散性及药物释放行为的调控作用。

5、展示了微流控制备的核壳纳米粒子在癌症治疗（如紫杉醇载体）、基因递送（siRNA封装）及炎症性疾病治疗中的实际应用案例，验证其临床转化潜力。

6、指出当前挑战（如规模化生产、高通量集成）并展望未来发展方向，包括人工智能优化、实时监测技术及多功能微流控平台开发，以推动纳米医学的产业化进程。

一张图读懂全文

微流控技术在核壳纳米粒子制备中有什么优势？

1、微流控技术通过微米级通道精准控制流体混合与溶剂扩散，可在毫秒级时间尺度内形成均匀的溶解度梯度，从而制备出尺寸高度均一（多分散指数低于0.2）的核壳纳米粒子，显著优于传统批量法的粒径分布。

2、该技术利用快速混合机制减少药物与载体材料的分步沉淀，可将疏水性药物（如紫杉醇）的包封效率提升至97%，并支持亲水性基因药物（如siRNA）与疏水化疗药物的协同装载。

3、通过多层芯片设计或并行化微通道集成，单台设备的生产速率可从实验室级的每分钟160颗粒扩展至工业级的每分钟1300颗粒，同时减少90%的有机溶剂消耗，兼具规模化潜力与环保特性。

4、微流控平台能够在线集成光学监测、温度调控和纯化模块，实现纳米粒子的合成-表征-功能化一体化流程，并支持制备多核、多层或刺激响应型复杂结构核壳粒子。

5、其灵活的芯片设计与材料兼容性（如聚合物、脂质及复合材料）支持针对不同治疗需求定制核壳界面性质，例如通过表面修饰靶向分子或调控壳层降解速率优化药物释放动力学

核壳纳米粒子有哪些实际应用？

1、靶向癌症治疗
核壳纳米粒子的疏水核心可高效负载化疗药物，亲水外壳延长血液循环时间，通过增强渗透滞留效应主动靶向肿瘤组织，例如紫杉醇载药系统已获批用于乳腺癌治疗。

2、基因药物递送
脂质-聚合物复合核壳结构可封装易降解的siRNA或质粒DNA，表面修饰聚乙二醇增强稳定性，全球首个siRNA药物已成功用于遗传性神经病变治疗。

3、炎症性疾病局部治疗
核壳纳米粒子通过缓释机制局部递送抗炎药物至关节腔，实验证实可显著降低炎症因子水平，减少传统全身给药导致的免疫系统损伤。

4、诊疗一体化平台
磁性或荧光核壳结构同步实现肿瘤成像与药物控释，例如四氧化三铁核心结合光热涂层，可在磁共振成像引导下进行精准热疗-化疗联合治疗。

5、难溶性药物增效
疏水核心包裹水溶性差的药物分子，壳层功能化改善溶解性与靶向性，例如姜黄素纳米制剂的生物利用度提升至传统制剂的5倍以上。

图1.a）展示了受限冲击射流混合器（CIJM）中混沌流态下涡旋动力学的时间演化过程，通过三维与二维平面视图呈现不同阶段（A-B、C-F、G-H）的涡流特征；b）三种多入口涡旋混合器（MIVM）在固定流速比（FRR）下，不同总流速比（TFR）对应的混合腔内乙醇质量分数等值线图；c）微流道在xy和zx平面内的流速分布图，显示鞘流入口压力分别为90 mbar和190 mbar时，“T”形通道通过球形扩张结构实现下游流速均匀化，克服通道障碍效应。