1、成果简介

脂质体作为一种由弯曲脂质双层组成的球形囊泡，是各种治疗剂（如小分子药物和基因）的有前景的载体，在癌症治疗、多模态成像和新冠疫苗等方面都展现出潜在优势。然而，传统脂质体制备方法面临诸多难题，如过程复杂、耗时久、试剂消耗量大等。微流控技术虽被视为有潜力的解决方案，但如何提高微混合器的混合效率依旧是关键难题，它是实现脂质体高效生产的关键环节，也是当前研究亟待突破的方向。

近日，鲁东大学陈雪叶团队以2023级研究生陈鑫坤为第一作者，陈雪叶教授为通讯作者在流体力学领域权威期刊《PHYSICS OF FLUIDS》上发表名为“A novel micromixer based on coastal fractal for manufacturing controllable size liposome”的研究论文，该文章被编辑们高度认可，一致认定为该期刊的最佳文章之一，被评选为Featured Article。该研究创新性地提出了一种基于海岸分形的壁式微混合器，并通过数值模拟和实验验证了其高效混合性能并应用于脂质体的制备中，为微流控技术在生物医学领域的应用提供了新的思路和方法。

此外，该微混合器的独特之处在于其以微通道侧壁的挡板结构（PWFB）作为混合单元，并采用交错的双侧壁交叉排列（SWF）布局，这一结构设计极大地提升了混合效率。在脂质体制备实验中，通过动态光散射（DLS）测试发现，所制备的MF-BL呈现出理想的单峰小尺寸分布。其粒径为165.12±11.6nm，多分散指数（PDI）为0.297±0.23，而且六次独立实验均表现出良好的重复性。这些结果充分证明了该制备方法的稳定性和可靠性。

2、图文导读

图1. PWFB微混合器的设计模型。(a)海带带分形原理；(b)PWFB微混合器的三维模型

图2.网格划分。(a)PWFB微混合器的总网格和两个局部放大视图；(b)网格独立性测试；(c)在不同网格下的混合效率；(d)本文的研究工作与Zhang等人的工作的比较

图3. COMSOL Mutiphysics 6.1中微混合器数值模拟的具体方法

图4. 四种结构参数对PWFB微混合器混合效率的影响

图5. PWFB微混合器的浓度场分析

图6.（a）微混合器制造工艺流程图；（b）PμSL微尺度3D打印系统及设备主要部件；（c）实际混合实验装置；（d）实验过程中微混合器的放大视图

图7. (a)当入口通道的流速为14.76µL/min（Re=1）时，在微通道中混合单元位置的模拟和实验结果的比较。(b)不同Re下的数值模拟和实验结果比较。(c)不同Re下PWFB混合器与简单T形微混合器及Lv等人提出的混合器的混合性能比较。(d)FRR为10的6个批次中脂质体的均径。（e）FRR为10的脂质体尺寸分布（f）FRR为10的6个批次中脂质体的PDI

3、小结

本研究提出的基于海岸分形的壁式微混合器展现出卓越的混合性能，通过数值模拟和实验研究确定了其最佳结构配置，并成功应用于脂质体的制备。这一成果为微流控技术在脂质体制备及其他生物医学领域的应用提供了重要的参考和依据。未来，团队将继续致力于进一步拓展微混合器在纳米医学载体等领域的应用，有望为相关领域的发展带来新的突破。

文献：

DOI: 10.1063/5.0239840