Saikat Mukherjee ва ҳамкоронаш барои пешгӯӣ кардани он ки нанозарраҳои липидӣ (lipid nanoparticles, LNP), ки дар интиқолдиҳандаҳои mRNA истифода мешаванд, ҳангоми истеҳсол ба кадом андозаҳо ва кадом тақсимоти андоза мерасанд, модели бисёрмиқёсаи механистиро таҳия карданд, ки бо таҷрибаҳо тасдиқ шудааст. Ин равиш моделсозии омехтаи турбулентии об-этанол бо динамикаи ҳисоббарории моеъҳо (CFD), пайгирии нуклеатсия ва афзоиши LNP бо муодилаҳои тавозуни популятсия ва баҳодиҳии параметрҳои кинетикии номаълумро нисбат ба тақсимоти таҷрибавии андозаи зарра бо усули Bayesian Markov Chain Monte Carlo муттаҳид мекунад. Дар шароитҳое, ки барои муайян кардани параметрҳо истифода шудаанд, мувофиқати миёнаи байни модел ва таҷриба R²=0,975, ва дар шароитҳои наве, ки барои баҳодиҳии параметрҳо истифода нашудаанд, R²=0,9513 гузориш шудааст. Модел инчунин нишон дод, ки бо афзоиши суръати умумии ҷараён андозаи LNP умуман коҳиш меёбад, аммо таъсири таносуби ҷараёни об/этанол ба сифати омехташавӣ ва гармие, ки ҳангоми омехташавӣ озод мешавад, вобаста аст. Бо вуҷуди ин, модел танҳо нанозарраҳои курашакл, нуклеатсия ва афзоишро ифода мекунад; таъсири мутақобилаи lipid-lipid, lipid-mRNA, агломератсия ва шикастанро фаро намегирад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо бояд дар доираи формулятсияи LNP ва шароити истеҳсолие, ки истифода шудаанд, арзёбӣ шаванд.

Аз нуқтаи назари Туркия, таҳқиқот як равиши муҳими муҳандисиро пешниҳод мекунад, ки нишон медиҳад чӣ гуна метавон моделҳои равандии ба физика асосёфтаро сохт, ки шумораи таҷрибаҳоро дар истеҳсоли интиқолдиҳандаҳои mRNA ва дигар кислотаҳои нуклеинӣ кам кунанд. Аммо дар таҳқиқот инфрасохтори истеҳсолӣ, формулятсия, раванди танзимкунанда ё маълумоти равандии махсуси Туркия вуҷуд надорад. Моделе, ки барои раванди монанди истеҳсолӣ дар Туркия истифода мешавад, бояд барои липиди ионишаванда, таносубҳои липид, геометрияи омехтакунанда, шароити ҷараён ва низоми ченкунии таҳлилӣ аз нав калибр карда шуда, бо таҷриба тасдиқ гардад.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Андоза ва тақсимоти андозаи нанозарраҳои липидӣ аз хусусиятҳои муҳими сифатии низомҳои интиқолии ба mRNA асосёфта мебошанд. Муҳаққиқон таъкид мекунанд, ки хусусиятҳои физикӣ-кимиёвии LNP, аз қабили андоза, шакл ва заряди сатҳӣ, барои гузаштан аз монеаҳои биологӣ, воридшавӣ ба ҳуҷайра ва расидан ба бофтаҳои ҳадаф аҳамият доранд.

Дар истеҳсоли муосири LNP, ҷараёни этанолии дорои липидҳо бо ҷараёни обии дорои RNA босуръат омехта мешавад. Тағйирёбии муҳити ҳалкунанда худташкилёбии липидҳо ва ташаккули нанозарраҳоро барангезад. Барои ин мақсад метавон омехтакунандаҳои микрофлюидӣ ва омехтакунандаҳои ҷараёни турбулентиро истифода бурд. Бо вуҷуди ин, набудани моделҳои механистие, ки ҳангоми тағйир додани параметрҳои истеҳсолӣ аз принсипҳои аввал шарҳ диҳанд, ки чаро LNP ба тақсимоти муайяни андоза мерасад ва дар назорати раванд истифода шаванд, холигии асосии ҳадафи таҳқиқот мебошад.

Ғояи асосии равиши нав чист?

Муҳаққиқон байни ташаккули LNP ва кристаллизатсияи антисольвентӣ монандии механистӣ муайян карданд. Дар кристаллизатсияи антисольвентӣ, тағйирёбии муҳити ҳалкунанда ҳалшавиро кам карда, суперсатуратсия, нуклеатсия ва афзоишро барангезад. Дар таҳқиқот рафтори липидҳо дар омехтаи об-этанол низ дар доираи монанди ҷудошавии фаза ва тавозуни популятсия моделсозӣ шудааст.

Расми 1-и манбаъ равишро дар се марҳила нишон медиҳад. Дар қисми аввал, липиди ионишаванда, PEG-lipid, липиди ёрирасон ва холестерин дар этанол бо RNA дар фазаи обӣ дар омехтакунандаи ҷараёнҳои бархӯранда вомехӯранд. Дар қисми дуюм механизме нишон дода мешавад, ки аз суперсатуратсия ба нуклеатсия ва сипас ба афзоиши зарра мегузарад. Дар қисми сеюм тақсимоти андозаи заррае, ки бо CFD ва тавозуни популятсия ҳисоб шудааст, бо тақсимоти таҷрибавӣ муқоиса мегардад ва параметрҳои нуклеатсия ва афзоиш бо усули Байесӣ баҳогузорӣ мешаванд.

Оё дар таҷрибаҳо mRNA-и воқеӣ истифода шуд?

Дар истеҳсоли таҷрибавӣ Torula Ambion Yeast RNA-и тозашуда истифода шудааст ва манбаъ онро ҳамчун mRNA cargo mimic, яъне тақлидкунандаи бори mRNA тавсиф мекунад. Ин фарқ муҳим аст: RNA-и дар низоми таҷрибавӣ истифодашуда ҳамчун маҳсулоти муайяни терапевтии mRNA пешниҳод нашудааст.

Формулятсияи LNP аз кадом липидҳо иборат аст?

Омехтаи умумии липид аз чор компонент таркиб ёфтааст:

• ALC-0315: липиди ионишаванда,
• Холестерин,
• DSPC: 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,
• DMG-PEG2000: липиди дорои PEG.

Таносуби молярии компонентҳо мутаносибан 50:38,5:10:1,5 муқаррар шудааст. Ҳангоми омода кардани маҳлули захиравӣ, дар маҷмӯъ 20 mg омехтаи липид дар 100 mL этанол ҳал карда шуда, сипас то консентратсияҳое, ки шароити таҷриба талаб мекард, тунук карда шудааст.

Барои фазаи обӣ RNA дар буфери 100 mM sodium acetate бо pH 5,5 омода шудааст. Таҷрибаҳо дар 25°C гузаронида шуданд.

Зарраҳо чӣ гуна истеҳсол ва чен карда шуданд?

Маҳлули липид ва буфери обии дорои RNA дар омехтакунандаи рӯимизии навъи NanoScaler бо ҷараёнҳои бархӯранда якҷо карда шуданд. Камераи омехташавӣ бо равзанаи шишагӣ, ки дастрасии оптикиро таъмин мекард, мутобиқ карда шуд, то моделҳои ҳисоббарории ҷараён бо рангҳои пайгирӣ ба таври сифатӣ тасдиқ шаванд.

Тақсимоти андозаи зарраҳо дар дастгоҳи NanoFlowSizer бо усули dynamic light scattering бо ҳалкунии фазоӣ ва дар режими муайянкунии ҳассос ба фаза чен карда шуданд. Барои ҳар як шароити таҷрибавӣ ҳадди ақал панҷ ченкунии пурраи тақсимоти андозаи зарра анҷом дода шуд.

Чаро модел танҳо нуклеатсия ва афзоишро дар бар мегирад?

Дар ташаккули LNP механизмҳое мисли нуклеатсия, афзоиш, агломератсия ва шикастан метавонанд нақш дошта бошанд. Азбаски муҳаққиқон вақти кӯтоҳи монданро дар баромади омехтакунандаи ҷараёнҳои бархӯранда арзёбӣ карданд, онҳо қабул карданд, ки дар миқёси вақти ибтидоӣ нуклеатсия ва афзоиш бартарӣ доранд ва дар модели тавозуни популятсия танҳо ҳамин ду механизмро истифода бурданд.

Ин фарзия доираи моделро ба таври равшан маҳдуд мекунад. Дар манбаъ зикр шудааст, ки дар вақтҳои дарозтар агломератсия метавонад бартарӣ пайдо кунад; аз ин рӯ модели ҷорӣ модели умумии ҳамаи равандҳои пиршавӣ ё коркарди баъдии LNP нест.

Муодилаи тавозуни популятсия чиро шарҳ медиҳад?

Муодилаи асосие, ки чӣ гуна тақсимоти андозаи LNP дар фазо ва дар меҳвари андозаи зарра тағйир меёбад, дар таҳқиқот ба шакли зерин муқаррар шудааст:

\[ \nabla\cdot(\mathbf{u}f)+\frac{\partial}{\partial r}(Gf) = \nabla\cdot(D_t\nabla f)+B_n \]

Дар ин ҷо f зичии шумораи зарраҳоро, r андозаи LNP-ро, G суръати кинетикии афзоишро, B_n суръати нуклеатсияро ва D_t диффузияи турбулентиро ифода мекунад. Муодила аз як тараф интиқоли зарраҳо бо майдони ҷараён ва афзоиши онҳоро дар меҳвари андоза, ва аз тарафи дигар паҳншавии турбулентӣ ва ташаккули ядроҳои навро якҷоя ифода мекунад.

Нуклеатсия чӣ гуна моделсозӣ мешавад?

Барои нуклеатсияи якхела ифодае истифода шудааст, ки ба назарияи классикии нуклеатсия асос ёфтааст:

\[ B_n = A_n \exp\left[ -\frac{16\pi\sigma^3V_m^2} {3(k_BT)^3(\ln S)^2} \right] \delta(r-r_c) \]

A_n коэффисиенти пешакии нуклеатсия мебошад, ки дар натиҷаи муқоиса бо тақсимоти таҷрибавии андозаи зарра баҳогузорӣ шудааст. σ энергияи интерфейсӣ, V_m ҳаҷми молекулавӣ, k_B собити Boltzmann, T ҳарорат, S суперсатуратсия ва r_c андозаи критикии ядроиро ифода мекунад.

Узви Dirac delta \(\delta(r-r_c)\) нишон медиҳад, ки ядроҳои нав дар модел дар андозаи критикии зарра ба низом ворид мешаванд.

Суръати афзоиши LNP чӣ гуна таъриф мешавад?

Модели афзоиши вобаста ба андоза ба шакли зерин аст:

\[ G=k_g\,r\,\phi_{Ch}(S-S^*) \]

Дар ин ҷо k_g параметри афзоишест, ки аз маълумоти таҷрибавӣ баҳогузорӣ шудааст, r андозаи зарра ва φ_Ch компоненти липидии ҳалшуда дар омехтаи об-этанолро ифода мекунад. Сатҳи мувозинатии сершавӣ дар таҳқиқот:

\[ S^*=\exp\left(\frac{4\sigma V_M}{k_BTr}\right) \]

таъриф шудааст. Яке аз соддасозии муҳими модел ин аст, ки омехтаи воқеии чоркомпонентаи липидро амалан ҳамчун низоми яккомпонентаи липидӣ баррасӣ мекунад.

Чаро ҳалшавии холестерин истифода мешавад?

Дар модел барои ифода кардани ҳалшавии самараноки омехтаи липид ҳалшавии холестерин дар омехтаи об-этанол ҳамчун намоянда истифода шудааст. Муҳаққиқон инро бо фарзия асоснок мекунанд, ки дар байни компонентҳои истифодашуда компоненти дорои камтарин ҳалшавӣ оғози ҷудошавии фазаро, ки ба тағйири ҳалкунанда вобаста аст, дар доираи модели яккомпонента назорат мекунад.

Ин равиш татбиқшавии моделро осон мекунад, аммо ҳамзамон фарзияи муҳимеро ба вуҷуд меорад, ки ба формулятсия вобаста аст. Наметавон бевосита фарз кард, ки липидҳои гуногуни ионишаванда ё таносубҳои гуногуни липид ҳамон рафтори ҳалшавии самаранокро нишон медиҳанд.

Омехтаи об ва этанол чӣ гуна моделсозӣ мешавад?

Ҷараёни турбулентӣ бо муодилаҳои Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) ва модели турбулентии RNG k-ε ҳисоб шудааст. Азбаски об ва этанол зиёда аз %99 ҳиссаи молии моеъро дар омехтакунанда ташкил медиҳанд, омехта ҳамчун моеъи Нютонӣ қабул шудааст.

Барои микромиксинг дар миқёси sub-grid равиши функсияи зичии эҳтимолият бо режимҳои маҳдуд истифода шудааст. Модел се муҳитро муайян мекунад:

1. муҳити оби тоза,
2. муҳити этаноли тоза,
3. муҳити омехтаи об-этанол.

Адади турбулентии Schmidt ба қимати 0,7 истифода шудааст.

Чаро гармии ҳангоми омехташавӣ ба модел дохил карда шуд?

Омехташавии об ва этанол аз нигоҳи гармӣ бетараф қабул нашудааст. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки энталпияи омехташавӣ метавонад тағйироти ҳароратро ба вуҷуд оварад, ки тақрибан ба дараҷаи 10 K мерасад, ва ин метавонад бо тағйир додани ҳалшавии липид ба тақсимоти андозаи LNP таъсир расонад.

Ин таъсир тавассути муодилаи энергия ба модел илова шудааст:

\[ \nabla\cdot(\rho\mathbf{u}E+p\mathbf{u}) = \nabla\cdot(k\nabla T) + \nabla\cdot(\mathbf{u}\tau_{\mathrm{eff}}) + S_h \]

E энергияи умумии хосро, T ҳароратро ва S_h манбаи энергияеро ифода мекунад, ки аз гармии омехташавии об-этанол ба вуҷуд меояд. Ба гуфтаи муҳаққиқон, хориҷ кардани ин компонент дар баъзе шароити корӣ гирифтани тамоюлҳои дурусти андозаи зарраро душвор мекунад.

Параметрҳои модел чӣ гуна муайян шуданд?

Коэффисиенти пешакии нуклеатсия A_n ва коэффисиенти афзоиш k_g бо муқоисаи тақсимоти таҷрибавӣ ва ададии андозаи зарра муайян карда шуданд.

Маълумоти аз Шароити 1–13 гирифташуда барои баҳодиҳии параметрҳо истифода шуд. Фарқи байни тақсимоти таҷрибавӣ ва тақсимоти модел тавассути масофаи Hellinger ифода шуд ва тақсимоти posterior-и параметрҳо бо алгоритми adaptive Metropolis-Hastings намунагирӣ карда шуданд.

• Шумораи намунаҳои MCMC: 10.000
• Намунаҳои хориҷшуда дар қисми ибтидоии burn-in: 2.000
• Nominal A_n: 3,89 × 10²²
• Nominal k_g: 11,4815

Расми 2a тақсимоти алоҳида ва муштараки posterior-и параметрҳоро; Расми 2b бошад муқоисаи тақсимоти таҷрибавии андозаи зарра бо пешгӯиҳои моделро дар чор шароити намояндагӣ нишон медиҳад. Минтақаҳои хокистарӣ фосилаи эътимоди %95-и моделро ифода мекунанд.

Модел то чӣ андоза ба маълумоти таҷрибавӣ наздик шуд?

Дар шароитҳое, ки барои баҳодиҳии параметрҳо истифода шудаанд, бо қиматҳои nominal A_n ва k_g барои мувофиқати модел ба тақсимоти таҷрибавии андозаи зарра миёнаи R²=0,975 гузориш шудааст.

Санҷиши қавитар дар шароитҳое анҷом дода шуд, ки барои муайян кардани параметрҳо истифода нашудаанд. Ҳангоми муқоисаи модел ва таҷриба барои Шароити 14–26, R²=0,9513 ба даст омад.

Хусусан, суръати умумии ҷараёни 20 mL/дақиқа дар маҷмӯаи санҷишӣ аз қимати баландтарини 16 mL/дақиқа, ки дар баҳодиҳии параметрҳо истифода шуда буд, %25 баландтар аст. Муҳаққиқон ин натиҷаро далеле мешуморанд, ки модел тавонистааст тақсимоти андозаи зарраро ҳатто дар шароитҳое, ки каме берун аз доираи омӯзиш/баҳодиҳӣ ҳастанд, дарёфт кунад. Ин натиҷа кафолати экстраполятсияи васеъ ва бемаҳдуд нест.

Суръати умумии ҷараён ба андозаи LNP чӣ гуна таъсир кард?

Суръати умумии ҷараён дар таҳқиқот ҳамчун TFR (total flow rate) таъриф шудааст. Мувофиқи тамоюле, ки таҳқиқоти таҷрибавии қаблӣ гузориш кардаанд, дар модели механистӣ низ бо зиёд шудани TFR андозаи LNP умуман кам шудааст.

Тибқи шарҳи механистии муҳаққиқон, суръати баландтари ҷараён омехташавии зудтари об ва этанолро таъмин мекунад. Вақти дастрас барои афзоиши сохторҳои липидӣ кам шуда, нанозарраҳои хурдтар ба вуҷуд меоянд.

Дар Расми 4, гарчанде ин тамоюл ҳам дар шароити FRR=4:1 ва ҳам FRR=1:1 дида мешавад, камшавии андозаи зарра дар FRR-и баландтар равшантар аст.

Самаранокии омехташавӣ чӣ гуна тағйир меёбад?

Таҳқиқот сифати омехташавиро бо p₃ ифода мекунад. Ҳангоми кам кардани TFR аз 16 mL/дақиқа то 1 mL/дақиқа, мушоҳида шуд, ки қимати p₃ низ кам шуда, сифати омехташавӣ заиф мегардад.

Ин нуқта махсусан барои калон кардани миқёс ва муқоисаи технологияҳои гуногуни омехтакунанда аҳамият дорад: танҳо тағйир додани таносуби ҷараёни воридшаванда шароити воқеии микромиксингро дар дохили омехтакунанда яксон нигоҳ намедорад.

Чаро таносуби ҷараёни об/этанол параметри оддӣ нест?

Таносуби суръати ҷараён FRR (flow rate ratio) таносуби суръати ҷараёни фазаи обӣ ба суръати ҷараёни фазаи этанолӣ мебошад. Дар шароити хуб омехташуда, бо зиёд шудани FRR ҳалшавии липид кам мешавад ва модели таҳқиқот тамоюл ба сӯи андозаҳои хурдтари зарраро нишон дод.

Аммо дар суръати пасти умумии ҷараён натиҷа мураккабтар аст. Вақте TFR=16 mL/дақиқа аст, омехта тақрибан 5 mm баъд аз нуқтаи бархӯрд ба сатҳи p₃≥0,95 мерасад. Дар ин ҳолати хуб омехташуда бо зиёд шудани FRR андозаи зарра кам мешавад.

Вақте TFR=1 mL/дақиқа аст, сатҳи p₃≥0,95 танҳо дар минтақаи наздики баромади омехтакунанда ба даст меояд. Аз сабаби микромиксинги нокифояи барвақт, нуклеатсия ва афзоиш дар тӯли омехтакунанда идома мекунанд; таъсири гармии омехташавӣ низ равшантар мешавад. Аз ин рӯ, дар суръатҳои пасти ҷараён зиёд кардани FRR ҳатман андозаи зарраро ба таври монотонӣ кам намекунад.

Тағйири ҳарорат чӣ қадар буд?

Дар шароити TFR=16 mL/дақиқа, муҳаққиқон аз нуқтаи бархӯрд то баромад барои FRR=4:1 тақрибан %0,74 ва барои FRR=1:1 тақрибан %1,57 афзоиши ҳароратро гузориш кардаанд.

Зикр мешавад, ки ин фарқ танҳо аз табдил ёфтани энергияи турбулентӣ ба гармӣ нест, балки аз гармии омехташавии вобаста ба таркиби об ва этанол низ ба вуҷуд меояд. Натиҷаҳои модел нишон медиҳанд, ки термодинамикаи омехташавиро дар модели истеҳсоли LNP нодида гирифтан мумкин нест.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Равиши механистӣ, ки CFD, микромиксинг, модели гармӣ ва муодилаҳои тавозуни популятсияро муттаҳид мекунад, тавонист тақсимоти таҷрибавии андозаи LNP-ро бо қиматҳои баланди R² ифода кунад.
• Дар шароитҳое, ки барои баҳодиҳии параметрҳо истифода нашудаанд, R²=0,9513 ба даст омад.
• Шарти санҷишии 20 mL/дақиқа аз суръати максималии ҷараёни 16 mL/дақиқа, ки параметрҳои модел дар он муайян шудаанд, %25 баландтар аст.
• Афзоиши суръати умумии ҷараён дар шароити баррасишуда умуман ба андозаҳои хурдтари LNP оварда расонд.
• Таъсири FRR ба андозаи зарра ба сифати омехташавӣ вобаста аст; дар суръатҳои пасти ҷараён рафтори оддии монотонӣ метавонад аз байн равад.
• Гармии омехташавии об-этанол барои шарҳ додани тақсимоти пешгӯишудаи андозаи зарра компоненти муҳими модел мебошад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё озмоиш накардааст

• Модел барои ҳамаи формулятсияҳои LNP модели универсалии истеҳсолӣ бе калибркунӣ нест.
• Модел таъсири мутақобилаи электростатикии lipid-lipid ва lipid-mRNA-ро мустақиман ҳисоб намекунад.
• Агломератсия ва шикастан ба модели ҷории тавозуни популятсия дохил карда нашудаанд.
• Модел танҳо ташаккули нанозарраҳои курашаклро пешгӯӣ мекунад; морфологияҳои ба bleb монандро шарҳ намедиҳад.
• Zeta potential ё самаранокии капсулонӣ бо ин модел пешгӯӣ нашудааст.
• RNA-и дар таҷрибаҳо истифодашуда барои санҷиши кори клиникии маҳсулоти муайяни терапевтии mRNA истифода нашудааст.
• Қиматҳои баланди R²-и модел натиҷае дар бораи самаранокии клиникӣ ё бехатарии ваксинаҳои mRNA нестанд.
• Нишон дода нашудааст, ки пешгӯиҳои миқдорӣ барои дигар липидҳои ионишаванда, мисли SM-102 ё MC3, бо ҳамон параметрҳо эътибор доранд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Низоми таҷрибавӣ

Қабатҳои модели ҳисоббарорӣ

1. Модели ҷараёни RANS: ҷараёни турбулентиро дар омехтакунандаи ҷараёнҳои бархӯранда муайян мекунад.
2. Модели RNG k-ε: миқёсҳои турбулентии ҳалнашударо ифода мекунад.
3. Модели микромиксинги PDF бо се муҳит: муҳитҳои оби тоза, этаноли тоза ва омехтаи об-этанолро пайгирӣ мекунад.
4. Модели энергияи гармӣ: гармии омехташавии об-этанол ва тағйироти ҳароратро ба ҳисоб дохил мекунад.
5. Модели тавозуни популятсия: тақсимоти андозаи зарраро дар натиҷаи нуклеатсия ва афзоиши LNP пешгӯӣ мекунад.
6. Bayesian MCMC: параметрҳои кинетикии нуклеатсия ва афзоишро мувофиқи маълумоти таҷрибавии PSD баҳогузорӣ мекунад.

Баҳодиҳии параметрҳо ва санҷиш

Таъсирҳои асосии параметрҳои корӣ

Фарзияҳои муҳими модел

• Омехтаи моеъ ҳамчун моеъи Нютонӣ қабул шудааст.
• Омехтаи липид ҳамчун як компоненти самараноки липид моделсозӣ шудааст.
• Барои ҳалшавии самараноки липид ҳалшавии холестерин ҳамчун намоянда истифода шудааст.
• Дар тавозуни популятсия танҳо нуклеатсия ва афзоиш ифода шудаанд.
• Таъсири мутақобилаи зарядии mRNA-липиди ионишаванда сарфи назар шудааст.
• Таъсири мутақобилаи lipid-lipid сарфи назар шудааст.
• Модел нанозарраҳои курашаклро пешгӯӣ мекунад.
• Параметрҳо ба формулятсияи истифодашуда вобастаанд.

Самтҳои рушди оянда

Муаллифон қайд мекунанд, ки илова кардани таъсири мутақобилаи lipid-lipid ва lipid-mRNA ба модел метавонад барои шарҳ додани нанозарраҳои сохтори bleb, ки дар шароити гуногуни истеҳсолӣ пайдо мешаванд, муҳим бошад. Илова кардани аъзои таъсири мутақобилаи электростатикӣ ба қувваи пешбарандаи термодинамикӣ метавонад дар оянда ба моделсозии zeta potential ва самаранокии капсулонӣ низ кумак кунад.

Равшан гуфта шудааст, ки ҳангоми гузариш ба низомҳои гуногуни липидҳои ионишаванда, мисли SM-102 ё MC3, ҳалшавии самаранок ва параметрҳои кинетикӣ бояд аз нав калибр карда шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Understanding Size Distributions during Lipid Nanoparticle Manufacturing through Mechanistic Modeling

Муаллифон: Saikat Mukherjee; Sunkyu Shin; Cedric Devos; Aniket Udepurkar; Peter Sagmeister; Bernhardt L. Trout; Allan S. Myerson; Richard D. Braatz.

Тартиби муаллифон: Тартиби нашршуда дар манбаъ ҳамонест, ки дар боло оварда шудааст.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ изҳороти саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифони масъул: Saikat Mukherjee ва Richard D. Braatz.

Муассиса: Department of Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States.

DOI:10.1021/acsomega.6c00100

Маҷалла: ACS Omega.

Ҷилд ва саҳифаҳо: 11, 26901–26908.

Ношир: American Chemical Society.

Навъи манбаъ ва ҳолати бозбинӣ: Мақолаи таҳқиқотии ҳисоббарорӣ/механистии моделсозӣ, ки аз бозбинии ҳамтоён гузашта ва бо таҷриба тасдиқ шудааст.

Санаи дарёфти мақола: 5 Январ 2026.

Санаи ревизия: 5 Апрел 2026.

Санаи қабул: 6 Апрел 2026.

Санаи нашри онлайн: 27 Апрел 2026.

Пайванди расмии нашр:Саҳифаи мақолаи ACS Publications

Литсензия: Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0).

Маблағгузорӣ: U.S. Food and Drug Administration, барномаи FDA BAA-22-00123, Award Number 75F40122C00200.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки манфиатҳои молиявии рақобатӣ вуҷуд надоранд.

Дастрасии маълумот: Муаллифон хабар медиҳанд, ки код ва маълумоти хом, ки барои тавлиди графикҳои мақола истифода шудаанд, дар анбори MIT GitHub, ки дар манбаъ зикр шудааст, барои ҷомеа дастрасанд.

CRediT/саҳми муаллифон: Дар манбаи асосии баррасишуда бахши алоҳидаи CRediT ё саҳми инфиродии муаллифон вуҷуд надорад.

Усули илмӣ ва ҳадди тафсир

Таҳқиқот танҳо симулятсияи CFD нест. Параметрҳои модел аз рӯи тақсимоти андозаи зарраҳое, ки аз таҷрибаҳои воқеии истеҳсоли LNP гирифта шудаанд, баҳогузорӣ шуданд ва сипас нисбат ба шароити нави таҷрибавӣ, ки барои баҳодиҳии параметрҳо истифода нашуда буданд, санҷида шуданд. Бо вуҷуди ин, қиматҳои баланди R² муваффақияти модели пешгӯии PSD-ро дар фазои таҷриба ва формулятсияи истифодашуда нишон медиҳанд; онҳо самаранокии клиникӣ, тақсимоти биологӣ ё кори терапевтии mRNA-ро нишон намедиҳанд.

Модели тавозуни популятсия бо сабаби вақти кӯтоҳи мондан ба нуклеатсия ва афзоиш тамаркуз мекунад. Агломератсия, шикастан, таъсири мутақобилаи lipid-lipid ва таъсири мутақобилаи электростатикии mRNA-липиди ионишаванда берун аз доира мебошанд. Ҳалшавии холестерин ҳамчун намояндаи ҳалшавии самараноки тамоми омехтаи липид истифода шудааст. Аз ин рӯ, гузариши миқдорӣ ба формулятсияҳои дигари LNP аз нав калибр кардани параметрҳоро талаб мекунад.

Дар бахши муҳокимаи манбаъ оид ба ҳарорат ва нуклеатсия, изҳороте дар бораи таъсири суперсатуратсияе, ки бо ҳарорати баландтар кам мешавад, ба нуклеатсия мавҷуданд, ки бо ҳам ба осонӣ мувофиқ карда намешаванд. Ин матни Verianla он нуқтаро пинҳонӣ ислоҳ накардааст ва самти механистиро аз он чи дар манбаъ дода шудааст, қатъитар накардааст.

Мазмуни илмӣ ба мақолаи таҳқиқотии боршуда асос ёфтааст. Манбаъҳои беруна танҳо барои санҷиши библиографии DOI, хусусияти бозбинишудаи маҷалла ва шахсияти расмии нашр истифода шудаанд; аз берун ягон натиҷаи нави таҷрибавии LNP, кори модел ё натиҷаи клиникӣ илова нашудааст.