微流控技术作为一种新型的跨学科技术，目前在生物医药、化妆品以及生物农药等领域都取得了显著进展，展现出广阔的应用前景，有望推动相关产业的升级和发展。

什么是微流控制备技术？

  微流控制备技术，是基于微流控芯片通道来精确控制原料的流速、体积比、混合顺序和混合位置，可设计出多种单分散用于包裹有效成分的液滴结构。微流控制备技术因其对微小流体的精确控制能力，可以设计出不同类型的微乳液和包裹活性物质的单分散递送载体，令有效成分获得稳定性、缓释、靶向等功能。

  微流控芯片的基本结构有4种，包括同轴聚焦型、流动聚焦、T－型和Y－型，可用于制备单重液滴。将这几种基本结构进行组合和改进，即可制备出双重、多重乃至多腔室液滴，一次实现一种或者多种有效成分的高效递送。

(A)同轴聚焦装置; (B)流动聚焦型; (C)T型; (D)Y型;(E～G)组合型; (H～J)改进型

微流控制备技术的优势

· 能同时实现高效混合与精确控制

· 能够实现液滴结构的设计，且得到的粒径均匀

· 是一种连续性的生产过程，因此在工业应用上具有很强的可行性

微流控制备技术在生物医药领域的应用

脂质体—靶向肿瘤药物的递送载体

  脂质体（liposomes）是由磷脂分散在水中时形成的具有双分子层，直径为几十纳米至数百微米的内部为水相的类球状闭合囊泡。作为药物载体，脂质体可以保护药物、提高药效、减小药物对机体的毒性，使药物具有靶向性。脂质体注射液（Doxil）是首个获得FDA批准的纳米药物 (于1995年上市)，能够在不影响多柔比星抗肿瘤活性的同时，显著减轻药物引起的心脏毒性。

助力功能化脂质体的开发

  传统制备方法制备的脂质体批次间重复性差、粒径及性质差距较大，使得许多研究项目止步于实验室阶段。微流控技术制备的脂质体批次间重复性好、粒径及性质可控，能够装载多种药物，尤其在靶向肿瘤的药物递送中具有独特优势。

  微流控技术的核心是将两相流体汇聚而形成纳米级颗粒，在两相中加入不同药物可实现双药物的负载；在有机相里增添功能化磷脂或与磷脂所连接的配体，也有希望一步制得多功能化脂质体。

脂质纳米颗粒——FDA批准的核酸药物递送体系

  脂质纳米颗粒(lipid nanoparticle, LNP)，已获批的(包括正式获批和紧急使用授权)mRNA新冠疫苗多数是基于此递送体系。目前，临床在研的mRNA药物超90％同样依赖于LNP递送体系。

  siRNA治疗：Onpattro（patisiran）是首个获批的siRNA治疗药物，用于治疗hATTR淀粉样变性。LNP siRNA技术也为治疗其他遗传病和慢性病提供了新的途径。

  mRNA疫苗：COVID-19 mRNA疫苗的成功开发，标志着LNP技术在疫苗领域的巨大潜力。LNP mRNA疫苗能够有效地激发免疫反应，为疫情防控做出重要贡献。

  mRNA治疗：LNP mRNA系统可以用于治疗多种疾病，例如心血管疾病、肝纤维化、罕见病等，还可以实现基因编辑。

LNP载体制备的解决方案

  为保证递送效果，LNP的粒径通常需要控制在100nm以内且粒径均一，对此微流控技术已有成熟的解决方案：将核酸和脂质分别溶解在水相和有机相后，两相溶液在微流控芯片内快速混合，即可一步形成脂质纳米颗粒载体，这样不仅可以很好地控制粒径分布均匀性，还可以通过改变总流速和流速比来精确调控粒径尺寸。

mRNA-LNP的制备以及体外、体内评价示意图

水凝胶微球——小分子药物或生长因子的递送载体

  水凝胶微球具有保护、传递和局部释放药物（小分子药物或生长因子）的能力。水凝胶微球的药物输送最早应用在外科整形领域，用于持续释放生长因子促进骨和软骨的修复。水凝胶微球也常用于肺部药物输送，此外，水凝胶微球还被用作在微组织内传递生长因子。研究证明，载有白介素-10的水凝胶微球可促进心脏修复，同时也有相应文献证明水凝胶微球可以保护胰岛素在胃中不被降解，患者可由原先较为局限的注射给药方式转变为更便捷的口服用药方式。

水凝胶微球制备方法

  水凝胶微球的常用制作方法可分为批量乳化法、微流控乳液法、光刻法、电喷法和机械破碎法。微流控乳液法能够较好地控制水凝胶微球的成型过程，生产出具有指定形状的水凝胶微球。

微流控制备技术在化妆品领域的应用

功效性护肤品趋势——双层复乳结构

  具有美白、保湿、抗皱、抗衰老等多重功效的护肤品备受消费者青睐，这亦是众多化妆品公司研发与宣传的重心。如今，热门护肤品依赖单一原料供应商的情况已变得十分罕见，而工艺上的提升才是构筑品牌独家竞争力的核心。

  从护肤品类型的分布来看，乳液型护肤品（各种保湿乳/霜）占70％以上。其中，双层复乳产品更具应用潜力。一方面，一些已被氧化、或者不稳定的功效成分，如VC、光草甘定，可以全部包裹在内层液滴中，外层液滴为其提供保护，直到消费者使用的瞬间吸收，这也是国际知名产品的布局趋势；另一方面，复乳的水/油/水或者油/水/油体系，同时具备油相和水相，使得脂溶性成分和水溶性成分可以同时存在于一瓶乳液当中，为配方的设计和产品的功效提供了强有力的支撑。

乳化技术对比

  第1代机械搅拌：乳液尺寸分布和产品稳定性存在局限性

  第2代高压均质：乳液尺寸分布和稳定性良好，但是为保证有效成分的活性需要添加更多的乳化剂阻隔剂，多重乳液结构较难实现

  第3代微流控技术：在相同配方下乳液尺寸均匀可控（可获得更小的粒径），对活性成分的包裹工艺强，多重乳液结构设计简单

微囊化妆品中的应用案例

  多家知名化妆品公司已经将微流控技术应用于产品研发和生产中。

  迪奥花秘瑰萃玫瑰微凝珠精华：采用微流控技术包裹玫瑰精粹来保持新鲜活性，不需要添加乳化剂，有利于提高配方的温和性。

  香奈儿山茶花润泽三步曲（微精华、乳霜、眼霜）

  伊丽莎白雅顿超导小气泡水+无暇轻透保湿精华妆前凝露（透明质酸）

微流控制备技术生物农药领域的应用

  纳米农药载药系统能有效解决传统农药利用率低、生物利用度差、不稳定等问题。华东理工大学药学院朱维平教授&杨泱泱等人提出了一种基于微流控技术的纳米平台，用于连续制备均一、高效的脂质纳米颗粒包裹双链RNA纳米杀虫剂，以有效控制害虫甜菜夜蛾。LNP的包封可以保护dsRNA免受核酸酶降解，增强dsRNA的稳定性和细胞内递送能力，从而提高RNAi效果。微流控纳米平台为RNAi纳米农药的高质量连续制备提供了新途径，有助于推动纳米农药产业的发展。

森松智能微流控合成仪

  森松智能微流控合成仪（IMD-L）作为稳定高效的纳米药物制备平台，为实验室配方筛选和优化提供解决方案，可支持的流速范围为0.01ml/min-100ml/min，合成量1ml-50ml。拥有多种便捷功能，降低人为操作误差，减轻实验负担。如有加热需求，可搭配森松的独立控温装置，注射器内液体的控温范围为30℃-65℃。

配方调用：配方类型分为清洗配方、制备配方、排废配方，用户可以进行常用配方保存与调用，轻松开启实验。

在线清洗：调用清洗配方，自动补充清洗液，完成清洗任务，森松可提供清洗流程指导。

自动接样：设置灵活，可实现样品前后弃液，批次接样无需看守，接样量可按照时间或体积设置。

运行状态：运行状态实时显示，注射器内剩余体积、运行进度、运行时间和运行体积等信息一目了然。

数据记录：实时记录运行数据，导出数据格式支持Excel，方便进行数据分析。

应用案例

  在IMD-L平台上制备mRNA-LNP，脂质溶液和eGFP mRNA溶液的流速比为1:3，收获的mRNA-LNP溶液经过去除乙醇和0.22微米过滤后即可得到mRNA-LNP成品。

  IMD-L在纳米颗粒制备上性能非常优越，3次平行实验制备的mRNA-LNP成品，其平均粒径在81nm-86nm之间，PDI＜0.1，粒径均一，批次稳定。采用独有的脂质配方，包封率均达到95％以上，样品冷藏放置1个月后其粒径分布基本保持不变。

  森松不断探索与拓展微流控技术的创新应用场景，基于客户的工艺需求，提供全面而有针对性的解决方案，助力客户在实验室研发和生产的道路上稳健前行。

关于森松生命科技

森松生命科技，是森松国际控股有限公司（森松国际，股票代码:2155.HK）的重要业务板块之一，主要由上海森松制药设备工程有限公司、森松（苏州）生命科技有限公司、上海森松生物科技有限公司、上海森众生物技术有限公司和森松法玛度等公司及其附属公司组成，服务于制药、生物制药、医美、快速消费品（化妆品，婴儿、妇女与家庭护理，健康护理，织物与家居护理，食品，饮品，保健品）等行业，为客户提供“核心设备+增值服务+数智化整体工厂解决方案和服务”（“MVP Solutions & Service”），聚焦在核心设备、不锈钢工艺系统、一次性使用工艺系统、耗材、实验室解决方案、数智化和模块化工厂解决方案及服务。 

森松，作为多元化跨国公司，在中国、日本、瑞典、美国、印度、意大利、新加坡等地开设了附属公司或先进制造基地，依靠其全球化的高效专业团队，截至目前已向40多个国家和地区交付了不同形式的产品和服务。   

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