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La figura 2A,B mostra la distribuzione dimensionale POPC LNP prodotta in diverse condizioni di flusso. Il metodo di preparazione LNP basato su microfluidica può controllare le dimensioni degli LNP in base alle condizioni di flusso come la portata totale (TFR) e l'FRR. Rispetto ai tipici dispositivi microfluidici, tra cui il dispositivo mixer caotico e il dispositivo microfluidico di messa a fuoco del flusso, il dispositivo iLiNP ha consentito un controllo preciso delle dimensioni LNP che va da 20 a 100 nm (Figura 2). Gli LNP di piccole dimensioni si sono formati in condizioni di portata totale elevata. Inoltre, le dimensioni LNP formate al FRR di 5 erano inferiori a quelle del FRR di 3, indipendentemente dalla portata totale13.
Anche gli LNP caricati con siRNA sono stati preparati utilizzando il dispositivo iLiNP (Figura 3A). Per la preparazione LNP caricata con siRNA, DOTAP, un lipide cationico, è stato utilizzato per incapsulare efficacemente il siRNA negli LNP. Il dispositivo iLiNP ha prodotto LNP cationici caricati con siRNA di dimensioni 90 nm con distribuzione ristretta (Figura 3A, B). L'efficienza di incapsulamento del siRNA è stata del 95% a causa dell'interazione elettrostatica tra il lipide cationico e i siRNA caricati negativamente (Figura 3C).
La citotossicità e l'attività di silenziamento genico di LNP caricati con siRNA di dimensioni 90 nm sono state valutate come mostrato in Figura 4 e Figura 5. Gli LNP caricati con siRNA hanno mostrato citotossicità alla dose di 10 e 100 nM siRNA. Abbiamo anche confermato che il livello di espressione della luciferasi era diminuito a seconda della concentrazione di siRNA. Gli LNP caricati con siRNA hanno soppresso l'espressione dell'80% di luciferasi alla dose di 100 nM siRNA. L'effetto della dimensione LNP sull'attività di silenziamento genico è stato riportato in precedenza6,13,17.

Figura 1: (A) Illustrazione schematica e (B) fotografia del dispositivo iLiNP. Il dispositivo iLiNP comprende PDMS e substrati di vetro. Il dispositivo iLiNP è collegato ai capillari PEEK con una supercolla. Le soluzioni lipidiche e siRNA/tampone vengono introdotte separatamente nel dispositivo iLiNP utilizzando pompe a siringa. La sospensione LNP viene raccolta in un microtubo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Distribuzioni dimensionali POPC LNP prodotte dal dispositivo iLiNP ai diversi rapporti di portata (FRR). La dimensione POPC LNP viene misurata mediante diffusione dinamica della luce (DLS). Gli LNP POPC vengono preparati modificando la portata totale e l'FRR: (A) 3 FRR e (B) 5 FRR. Gli LNP di piccole dimensioni si formano in condizioni di portata totale elevata. Inoltre, le dimensioni LNP formate al FRR di 5 erano più piccole di quelle al FRR di 3. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Caratterizzazione degli LNP caricati con siRNA. (A) Distribuzione dimensionale degli LNP caricati con siRNA. I siRNA (siGL4) sono incapsulati negli LNP dall'interazione elettrostatica tra il lipide cationico (DOTAP) e i siRNA caricati negativamente. (B) Potenziale Z dei LNP caricati con siRNA. La sospensione LNP è stata diluita con tampone HEPES da 10 mM (pH 7,4) prima della misurazione. I dati sono rappresentati come ± SD (Deviazione Standard). n = 3. (C) efficienza di incapsulamento del siRNA dei LNP basati su DOTAP. L'efficienza di incapsulamento è stata determinata dal test RiboGreen. I dati sono rappresentati come ± SD. n = 3. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Citotossicità degli LNP caricati con siRNA. Gli LNP caricati con siRNA sono stati diluiti con DMEM (FBS (-)) per ottenere le concentrazioni di siGL4 di 10 e 100 nM. Le sospensioni LNP vengono aggiunte alle cellule HeLa-dLuc e incubate per 4 ore a 37 °C in un incubatore a CO2 al 5%. N.T.: Non trattati (D-PBS(-)). I dati sono rappresentati come la media ± SD. n = 3. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Attività di knockdown del gene luciferasi trattata con LNP caricati con siRNA. Gli LNP caricati con siRNA sono preparati allo stesso modo del test di vitalità cellulare. Il livello di espressione della luciferasi viene misurato utilizzando il sistema di analisi dual-glo luciferasi. N.T.: Non trattati (D-PBS(-)). I dati sono rappresentati come ± SD. n = 3. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.