近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院在《Cell Reports Physical Science》发表题为Structurally defined mRNA‑LNPs formulation using automated inline monitoring and hydrodynamically enhanced system的研究论文。该研究构建一套融合计算流体动力学（CFD）仿真优化微混合器与有机电化学晶体管（OECT）在线监测的全自动闭环制备系统，可实现结构高度均一、mRNA 载量提升、体内转染性能优异的 mRNA‑LNPs 可控制备，为 mRNA 核酸药物规模化制造提供新的工艺思路。

脂质纳米颗粒（LNPs）是 mRNA 药物的核心递送载体，已在 mRNA 疫苗、基因治疗等领域得到应用。mRNA‑LNPs 的体内药效与生物安全性高度依赖颗粒内部超分子结构、包封效率、空载颗粒占比等关键质量属性。传统批次式制备工艺受流体混合条件限制，剪切速率、混合时间等水力学参数难以精准调控，容易造成批次间产物异质性。现有工艺多依赖透射电镜、动态光散射等离线表征手段开展质量评价，这类检测手段具有样品破坏性、检测滞后的特点，无法对制备过程中的工艺漂移进行实时识别与校正，最终会带来产物晶格均一性差、空载颗粒占比偏高，进而引发药效波动、机体免疫副反应升高等潜在问题，制约 mRNA‑LNPs 的放大生产与临床转化。

针对上述工艺瓶颈，研究团队开发了基于流体动力学强化与在线无损传感耦合的自动化闭环制备平台，从流体混合芯片设计、在线传感监测、自动化闭环调控、生物学效能验证全链条开展系统研究。平台包含两大核心技术模块：基于 CFD 仿真优化的非对称结构流体混合器，以及基于 p 型有机电化学晶体管的在线生物阻抗传感单元。后续团队将进一步推进纳米包封在线传感单元与 mRNA 合成模块的工艺集成，开发多参数 OECT 传感阵列，拓展多维在线监测能力，推动相关工艺技术的应用研究。本论文研究成果已申请发明专利和PCT专利。

广州健康院陈学平高级工程师、杨汉林工程师和硕士研究生蒋琳为本论文共同第一作者。广州健康院张骁研究员和巫林平研究员为论文共同通讯作者。该研究得到中国科学院战略先导B类专项、国家重点研发计划、载人空间站项目、中国科学院装备研发项目、广州市重点研发计划、广东省科学基金等项目支持。

论文连接

图1. 在线监测纳米包封技术设计方案

图2. 一体化mRNA-LNPs药物全自动闭环制备平台