Saikat Mukherjee va uning hamkasblari mRNA tashuvchilarida qoʻllaniladigan lipid nanozarrachalar (lipid nanoparticles, LNP) ishlab chiqarish jarayonida qanday oʻlchamlarga va qanday oʻlcham taqsimotiga erishishini bashorat qilish uchun tajribalar bilan tasdiqlangan koʻp miqyosli mexanistik model ishlab chiqdilar. Yondashuv turbulent suv-etanol aralashmasini hisoblash suyuqliklar dinamikasi (CFD) yordamida modellashtirishni, LNP nukleatsiyasi va oʻsishini populyatsiya balansi tenglamalari bilan kuzatishni hamda nomaʼlum kinetik parametrlarni eksperimental zarracha oʻlchami taqsimotlariga nisbatan Bayes Markov zanjiri Monte-Karlo usuli bilan baholashni birlashtiradi. Parametrlarni aniqlashda ishlatilgan sharoitlarda model bilan tajriba oʻrtasidagi oʻrtacha moslik R²=0,975, parametr baholashda ishlatilmagan yangi sharoitlarda esa R²=0,9513 deb qayd etilgan. Model, shuningdek, umumiy oqim tezligi oshganda LNP oʻlchami umuman kamayishini, biroq suv/etanol oqim nisbati taʼsiri aralashish sifati va aralashish vaqtida ajraladigan issiqlikka bogʻliq ekanini koʻrsatdi. Shu bilan birga, model faqat sferik nanozarrachalarni, nukleatsiya va oʻsishni ifodalaydi; lipid-lipid, lipid-mRNA oʻzaro taʼsirlarini, aglomeratsiya va parchalanishni qamrab olmaydi. Shu sababli natijalar qoʻllanilgan LNP formulatsiyasi va ishlab chiqarish sharoitlari doirasida baholanishi kerak.

Turkiya nuqtayi nazaridan tadqiqot mRNA va boshqa nuklein kislota tashuvchilarini ishlab chiqarishda tajribalar sonini kamaytirishi mumkin boʻlgan fizikaga asoslangan jarayon modellarini qanday tuzish mumkinligiga doir muhim muhandislik yondashuvini taqdim etadi. Biroq tadqiqotda Turkiyaga xos ishlab chiqarish infratuzilmasi, formulatsiya, tartibga solish jarayoni yoki jarayon maʼlumotlari mavjud emas. Turkiyada shunga oʻxshash ishlab chiqarish jarayoniga qoʻllanadigan model ishlatiladigan ionlanuvchi lipid, lipid nisbatlari, aralashtirgich geometriyasi, oqim sharoitlari va analitik oʻlchov tizimi uchun qayta kalibrlanishi va tajribaviy tasdiqlanishi kerak.

Tadqiqotning asosiy muammosi nima?

Lipid nanozarrachalarning oʻlchami va oʻlcham taqsimoti mRNA asosidagi tashish tizimlarining muhim sifat xususiyatlari qatoriga kiradi. Tadqiqotchilar LNPning kattaligi, shakli va sirt zaryadi kabi fizik-kimyoviy xususiyatlari biologik toʻsiqlardan oʻtish, hujayraga kirish va nishon toʻqimalarga yetib borish xatti-harakatlari uchun muhim ekanini taʼkidlaydilar.

Hozirgi LNP ishlab chiqarishida lipidlar mavjud boʻlgan etanol oqimi bilan RNA mavjud boʻlgan suvli oqim tez aralashtiriladi. Erituvchi muhitining oʻzgarishi lipidlarning oʻz-oʻzidan tartiblanishi va nanozarracha hosil boʻlishini qoʻzgʻatadi. Mikrooqimli aralashtirgichlar va turbulent reaktiv aralashtirgichlardan shu maqsadda foydalanish mumkin. Biroq ishlab chiqarish parametrlari oʻzgartirilganda LNP nima sababdan muayyan oʻlcham taqsimotiga erishishini birlamchi prinsiplardan tushuntirib beradigan va jarayon nazoratida ishlatilishi mumkin boʻlgan mexanistik modellar yetarli emasligi tadqiqot nishonga olgan asosiy boʻshliqdir.

Yangi yondashuvning asosiy gʻoyasi nima?

Tadqiqotchilar LNP hosil boʻlishi bilan antisolvent kristallanishi oʻrtasida mexanistik oʻxshashlik oʻrnatdilar. Antisolvent kristallanishida erituvchi muhitining oʻzgarishi eruvchanlikni pasaytirib, supersaturatsiya, nukleatsiya va oʻsishni qoʻzgʻatadi. Tadqiqotda lipidlarning suv-etanol aralashmasidagi xatti-harakati ham oʻxshash fazaviy ajralish va populyatsiya balansi doirasida modellashtirilgan.

Manbaning 1-rasmi yondashuvni uch bosqichda koʻrsatadi. Birinchi qismda etanol ichidagi ionlanuvchi lipid, PEG-lipid, yordamchi lipid va xolesterin bilan suvli fazadagi RNA toʻqnashuvchi reaktiv aralashtirgichda uchrashadi. Ikkinchi qismda supersaturatsiyadan nukleatsiyaga, undan keyin esa zarracha oʻsishiga boradigan mexanizm koʻrsatiladi. Uchinchi qismda esa CFD va populyatsiya balansi yordamida hisoblangan zarracha oʻlchami taqsimoti eksperimental taqsimot bilan solishtiriladi va nukleatsiya hamda oʻsish parametrlari Bayes usuli bilan baholanadi.

Tajribalarda haqiqiy mRNA ishlatilganmi?

Eksperimental ishlab chiqarishda tozalangan Torula Ambion Yeast RNA ishlatilgan va manba uni mRNA yukini taqlid qiluvchi mRNA cargo mimic sifatida taʼriflagan. Bu farq muhim: eksperimental tizimda ishlatilgan RNA muayyan terapevtik mRNA mahsuloti sifatida taqdim etilmagan.

LNP formulatsiyasi qaysi lipidlardan iborat?

Umumiy lipid aralashmasi toʻrtta komponentdan tuzilgan:

• ALC-0315: ionlanuvchi lipid,
• Xolesterin,
• DSPC: 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,
• DMG-PEG2000: PEG saqlovchi lipid.

Komponentlarning molyar nisbati mos ravishda 50:38,5:10:1,5 etib belgilangan. Stok eritma tayyorlashda jami 20 mg lipid aralashmasi 100 mL etanolda eritilgan, keyin tajriba sharoitlari talab qilgan konsentratsiyalargacha suyultirilgan.

Suvli faza uchun RNA pH 5,5 boʻlgan 100 mM natriy asetat buferida tayyorlangan. Tajribalar 25°C da oʻtkazilgan.

Zarrachalar qanday ishlab chiqarildi va oʻlchandi?

Lipid eritmasi bilan RNA saqlovchi suvli bufer NanoScaler turidagi stol usti toʻqnashuvchi reaktiv aralashtirgichda birlashtirilgan. Aralashtirish kamerasi hisoblash oqim modellarini izlovchi boʻyoqlar bilan sifat jihatdan tasdiqlash imkonini beruvchi optik kirish uchun shisha oyna bilan moslashtirilgan.

Zarracha oʻlchami taqsimotlari NanoFlowSizer qurilmasida fazoviy ajratilgan dinamik yorugʻlik sochilishi usuli va fazaga sezgir aniqlash rejimida oʻlchangan. Har bir tajriba sharoiti uchun kamida beshta toʻliq zarracha oʻlchami taqsimoti oʻlchovi bajarilgan.

Nega model faqat nukleatsiya va oʻsishni oʻz ichiga oladi?

LNP hosil boʻlishida nukleatsiya, oʻsish, aglomeratsiya va parchalanish kabi mexanizmlar rol oʻynashi mumkin. Tadqiqotchilar foydalangan toʻqnashuvchi reaktiv aralashtirgich chiqishidagi qisqa turish vaqtlarini baholaganlari sababli, dastlabki vaqt miqyosida nukleatsiya va oʻsish ustun deb qabul qilingan va populyatsiya balansi modelida faqat shu ikki mexanizmdan foydalanilgan.

Bu faraz model qamrovini aniq cheklaydi. Manbada uzoqroq vaqt oraligʻida aglomeratsiya ustun boʻlishi mumkinligi qayd etilgan; shu bois mavjud model barcha LNP qarishi yoki keyingi ishlov jarayonlarining umumiy modeli emas.

Populyatsiya balansi tenglamasi nimani ifodalaydi?

LNP oʻlchami taqsimotining fazoda va zarracha oʻlchami oʻqida qanday oʻzgarishini tavsiflovchi asosiy tenglama tadqiqotda quyidagicha tuzilgan:

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

Bu yerda f zarracha son zichligini, r LNP oʻlchamini, G kinetik oʻsish tezligini, B_n nukleatsiya tezligini va D_t turbulent diffuziyani ifodalaydi. Tenglama bir tomondan zarrachalarning oqim maydoni bilan tashilishini va oʻlcham oʻqida oʻsishini, ikkinchi tomondan turbulent tarqalish hamda yangi yadrolarning hosil boʻlishini birgalikda ifodalaydi.

Nukleatsiya qanday modellashtiriladi?

Gomogen nukleatsiya uchun klassik nukleatsiya nazariyasiga asoslangan ifoda ishlatilgan:

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

A_n eksperimental zarracha oʻlchami taqsimotlari bilan solishtirish natijasida baholangan nukleatsiya old koeffitsiyentidir. σ interfeys energiyasini, V_m molekulyar hajmni, k_B Boltzmann doimiysini, T haroratni, S supersaturatsiyani va r_c kritik yadro oʻlchamini ifodalaydi.

Dirac delta hadi \(\delta(r-r_c)\) yangi yadrolar modelda kritik zarracha oʻlchamida tizimga qoʻshilishini anglatadi.

LNP oʻsish tezligi qanday taʼriflanadi?

Oʻlchamga bogʻliq oʻsish modeli quyidagicha:

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

Bu yerda k_g eksperimental maʼlumotlardan baholangan oʻsish parametri, r zarracha oʻlchami va φ_Ch suv-etanol aralashmasidagi erigan lipid komponentini ifodalaydi. Tadqiqotdagi muvozanat toʻyinganligi:

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

deb taʼriflangan. Modelning muhim soddalashtirishlaridan biri haqiqiy toʻrt komponentli lipid aralashmasini samarali ravishda bitta komponentli lipid tizimi kabi koʻrib chiqishidir.

Nega xolesterin eruvchanligi ishlatiladi?

Modelda lipid aralashmasining samarali eruvchanligini ifodalash uchun xolesterinning suv-etanol aralashmasidagi eruvchanligi proksi sifatida qoʻllangan. Tadqiqotchilar buni ishlatilgan komponentlar orasida eruvchanligi eng past boʻlgan komponent bir komponentli model doirasida erituvchi oʻzgarishiga bogʻliq faza ajralishining boshlanishini nazorat qiladi degan faraz bilan asoslaydilar.

Bu yondashuv modelning qoʻllanishini osonlashtiradi, ammo ayni paytda formulatsiyaga bogʻliq muhim farazni yuzaga keltiradi. Turli ionlanuvchi lipidlar yoki turli lipid nisbatlari bir xil samarali eruvchanlik xatti-harakatini koʻrsatadi deb toʻgʻridan-toʻgʻri faraz qilib boʻlmaydi.

Suv va etanol aralashmasi qanday modellashtiriladi?

Turbulent oqim Reynolds boʻyicha oʻrtachalashtirilgan Navier-Stokes (RANS) tenglamalari va RNG k-ε turbulentlik modeli bilan hisoblangan. Suv va etanol aralashtirgichdagi suyuqlikning mol ulushining %99 dan ortigʻini tashkil qilgani sababli aralashma Nyuton suyuqligi deb qabul qilingan.

Sub-grid miqyosidagi mikromiksaj uchun chekli rejimli ehtimollik zichligi funksiyasi yondashuvi ishlatilgan. Model uchta muhitni belgilaydi:

1. sof suv muhiti,
2. sof etanol muhiti,
3. suv-etanol aralash muhiti.

Turbulent Schmidt soni 0,7 sifatida ishlatilgan.

Aralashish vaqtida hosil boʻladigan issiqlik nega modelga kiritildi?

Suv va etanol aralashishi termik jihatdan neytral deb qabul qilinmagan. Tadqiqotchilar aralashish entalpiyasi haroratda taxminan 10 K miqyosiga yetishi mumkin boʻlgan oʻzgarishlarni keltirib chiqarishi va bu lipid eruvchanligini oʻzgartirib, LNP oʻlchami taqsimotiga taʼsir qilishi mumkinligini qayd etadilar.

Bu taʼsir energiya tenglamasi orqali modelga qoʻshilgan:

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

E solishtirma umumiy energiyani, T haroratni va S_h suv-etanol aralashish issiqligidan hosil boʻlgan energiya manbasini ifodalaydi. Tadqiqotchilar talqiniga koʻra, bu komponentni chiqarib tashlash ayrim ish sharoitlarida toʻgʻri zarracha oʻlchami tendensiyalarini ushlashni qiyinlashtiradi.

Model parametrlari qanday aniqlandi?

Nukleatsiya old koeffitsiyenti A_n va oʻsish koeffitsiyenti k_g eksperimental va sonli zarracha oʻlchami taqsimotlarini solishtirish orqali aniqlangan.

1–13-shartlardan olingan maʼlumotlar parametrlarni baholash uchun ishlatilgan. Eksperimental taqsimot bilan model taqsimoti orasidagi farq Hellinger masofasi orqali ifodalangan va parametrlarning posterior taqsimotlari adaptiv Metropolis-Hastings algoritmi yordamida namunalangan.

• MCMC namunalari soni: 10.000
• Dastlabki burn-in qismida tashlab yuborilgan namuna: 2.000
• Nominal A_n: 3,89 × 10²²
• Nominal k_g: 11,4815

2a-rasm parametrlarning alohida va qoʻshma posterior taqsimotlarini; 2b-rasm esa toʻrtta vakillik sharoitida eksperimental zarracha oʻlchami taqsimotlari bilan model bashoratlarini solishtirishni koʻrsatadi. Kulrang sohalar modelning %95 ishonch oraligʻini ifodalaydi.

Model eksperimental maʼlumotlarga qanchalik yaqinlashdi?

Parametrlarni baholashda ishlatilgan sharoitlarda nominal A_n va k_g qiymatlari bilan modelning eksperimental zarracha oʻlchami taqsimotlariga mosligi uchun oʻrtacha R²=0,975 qayd etilgan.

Kuchliroq sinov esa parametrlarni aniqlashda ishlatilmagan sharoitlarda oʻtkazilgan. 14–26-shartlar uchun model va tajriba solishtirilganda R²=0,9513 olingan.

Ayniqsa validatsiya toʻplamidagi 20 mL/daqiqa umumiy oqim tezligi parametr baholashda ishlatilgan eng yuqori 16 mL/daqiqa qiymatidan %25 yuqori. Tadqiqotchilar bu natijani model trening/baholash oraligʻidan biroz tashqaridagi sharoitlarda ham zarracha oʻlchami taqsimotini ushlay olganiga dalil sifatida baholaydilar. Bu natija kengroq va cheklanmagan ekstrapolyatsiya kafolati degani emas.

Umumiy oqim tezligi LNP oʻlchamiga qanday taʼsir qildi?

Umumiy oqim tezligi tadqiqotda TFR (total flow rate) deb taʼriflangan. Avvalgi eksperimental tadqiqotlarda qayd etilgan tendensiyaga mos ravishda, mexanistik modelda ham TFR oshgani sari LNP oʻlchami umuman kamaygan.

Tadqiqotchilarning mexanistik izohiga koʻra, yuqoriroq oqim tezligi suv va etanolning tezroq aralashishini taʼminlaydi. Lipid tuzilmalarining oʻsishi uchun mavjud vaqt kamayadi va kichikroq nanozarrachalar hosil boʻladi.

4-rasmda bu tendensiya 4:1 va 1:1 FRR sharoitlarining ikkalasida ham kuzatilgan boʻlsa-da, zarracha oʻlchamining kamayishi yuqori FRRda aniqroq.

Aralashish samaradorligi qanday oʻzgaradi?

Tadqiqot aralashish sifatini p₃ bilan ifodalaydi. TFR 16 mL/daqiqadan 1 mL/daqiqagacha pasaytirilganda p₃ qiymati ham pasaygani va aralashish sifati yomonlashgani kuzatilgan.

Bu nuqta, ayniqsa, masshtabni oshirish va turli aralashtirgich texnologiyalarini solishtirish nuqtayi nazaridan muhim: faqat kirish oqim nisbatini oʻzgartirish aralashtirgich ichidagi haqiqiy mikromiksaj sharoitlarini bir xil saqlamaydi.

Suv/etanol oqim nisbati nega oddiy parametr emas?

Oqim tezligi nisbati FRR (flow rate ratio) suvli faza oqim tezligining etanol faza oqim tezligiga nisbatidir. Yaxshi aralashgan sharoitlarda FRR oshganda lipid eruvchanligi kamayadi va tadqiqotdagi model kichikroq zarracha oʻlchamlariga yoʻnalgan tendensiyani hosil qilgan.

Biroq past umumiy oqim tezligida natija murakkabroq. TFR=16 mL/daqiqa boʻlganda aralashma toʻqnashish nuqtasidan taxminan 5 mm oʻtgach p₃≥0,95 darajasiga yetadi. Yaxshi aralashgan bu holatda FRR oshgani sari zarracha oʻlchami kamayadi.

TFR=1 mL/daqiqa boʻlganda esa p₃≥0,95 darajasiga faqat aralashtirgich chiqishiga yaqin hududda erishiladi. Dastlabki mikromiksaj yetarli boʻlmagani sabab nukleatsiya va oʻsish aralashtirgich boʻylab davom etadi; aralashish issiqligi taʼsiri ham aniqroq boʻladi. Shu sababli past oqim tezliklarida FRRni oshirish zarracha oʻlchamini majburiy ravishda monoton tarzda kamaytirmaydi.

Harorat oʻzgarishi qancha boʻldi?

TFR=16 mL/daqiqa sharoitida tadqiqotchilar toʻqnashish nuqtasidan chiqishgacha FRR=4:1 uchun taxminan %0,74, FRR=1:1 uchun esa taxminan %1,57 harorat oshishini qayd etganlar.

Bu farq faqat turbulentlik energiyasining issiqlikka aylanishidan emas, balki suv va etanolning tarkibga bogʻliq aralashish issiqligidan kelib chiqishi qayd etilgan. Model natijalari aralashish termodinamikasini LNP ishlab chiqarish modelida eʼtibordan chetda qoldirib boʻlmasligini koʻrsatadi.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan natijalar

• CFD, mikromiksaj, termal model va populyatsiya balansi tenglamalarini birlashtiruvchi mexanistik yondashuv eksperimental LNP oʻlchami taqsimotlarini yuqori R² qiymatlari bilan ifodalay oldi.
• Parametrlarni baholashda ishlatilmagan sharoitlarda R²=0,9513 olindi.
• 20 mL/daqiqalik validatsiya sharti model parametrlari aniqlangan maksimal 16 mL/daqiqalik oqim tezligidan %25 yuqori.
• Umumiy oqim tezligining oshishi oʻrganilgan sharoitlarda umuman kichikroq LNP oʻlchamlariga olib keldi.
• FRRning zarracha oʻlchamiga taʼsiri aralashish sifatiga bogʻliq; past oqim tezliklarida oddiy monoton xatti-harakat yoʻqolishi mumkin.
• Suv-etanol aralashish issiqligi bashorat qilingan zarracha oʻlchami taqsimotini tushuntirish uchun muhim model komponentidir.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan yoki sinamagan natijalar

• Model barcha LNP formulatsiyalari uchun kalibratsiyasiz universal ishlab chiqarish modeli emas.
• Model lipid-lipid va lipid-mRNA elektrostatik oʻzaro taʼsirlarini bevosita hisoblamaydi.
• Aglomeratsiya va parchalanish mavjud populyatsiya balansi modeliga kiritilmagan.
• Model faqat sferik nanozarracha hosil boʻlishini bashorat qiladi; blebga oʻxshash morfologiyalarni tushuntirmaydi.
• Zeta potensiali yoki kapsullash samaradorligi ushbu model bilan bashorat qilinmagan.
• Tajribalarda ishlatilgan RNA muayyan terapevtik mRNA mahsulotining klinik samaradorligini sinash maqsadida ishlatilmagan.
• Modelning yuqori R² qiymatlari mRNA vaksinalarining klinik samaradorligi yoki xavfsizligi haqida xulosa emas.
• SM-102 yoki MC3 kabi boshqa ionlanuvchi lipidlar uchun miqdoriy bashoratlar ayni parametrlar bilan amal qilishi koʻrsatilmagan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Eksperimental tizim

Hisoblash modelining qatlamlari

1. RANS oqim modeli: toʻqnashuvchi reaktiv aralashtirgichdagi turbulent oqimni belgilaydi.
2. RNG k-ε modeli: yechilmagan turbulentlik miqyoslarini ifodalaydi.
3. Uch muhitli PDF mikromiksaj modeli: sof suv, sof etanol va aralashgan suv-etanol muhitlarini kuzatadi.
4. Termal energiya modeli: suv-etanol aralashish issiqligi va harorat oʻzgarishini hisoblashga kiritadi.
5. Populyatsiya balansi modeli: LNP nukleatsiyasi va oʻsishi natijasida zarracha oʻlchami taqsimotini bashorat qiladi.
6. Bayes MCMC: nukleatsiya va oʻsish kinetikasi parametrlarini eksperimental PSD maʼlumotlariga qarab baholaydi.

Parametrlarni baholash va validatsiya

Ishlash parametrlarining asosiy taʼsirlari

Modelning muhim farazlari

• Suyuqlik aralashmasi Nyuton suyuqligi deb qabul qilingan.
• Lipid aralashmasi bitta samarali lipid komponenti shaklida modellashtirilgan.
• Samarali lipid eruvchanligi uchun xolesterin eruvchanligi proksi sifatida ishlatilgan.
• Populyatsiya balansi ichida faqat nukleatsiya va oʻsish ifodalangan.
• mRNA-ionlanuvchi lipid zaryad oʻzaro taʼsirlari eʼtiborga olinmagan.
• Lipid-lipid oʻzaro taʼsirlari eʼtiborga olinmagan.
• Model sferik nanozarrachalarni bashorat qiladi.
• Parametrlar ishlatilgan formulatsiyaga bogʻliq.

Kelajakdagi rivojlantirish yoʻnalishlari

Mualliflar lipid-lipid va lipid-mRNA oʻzaro taʼsirlarini modelga qoʻshish turli ishlab chiqarish sharoitlarida yuzaga keladigan bleb tuzilishli nanozarrachalarni tushuntirish uchun muhim boʻlishi mumkinligini taʼkidlaydilar. Elektrostatik oʻzaro taʼsir hadlarini termodinamik harakatlantiruvchi kuchga qoʻshish kelajakda zeta potensiali va kapsullash samaradorligini ham modellashtirishga yordam berishi mumkin.

SM-102 yoki MC3 kabi boshqa ionlanuvchi lipid tizimlariga oʻtilganda samarali eruvchanlik va kinetik parametrlarni qayta kalibrlash zarurligi aniq qayd etilgan.

Manba va Usul Haqida Izoh

Toʻliq original tadqiqot nomi: Understanding Size Distributions during Lipid Nanoparticle Manufacturing through Mechanistic Modeling

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

Mualliflar tartibi: Manbada chop etilgan tartib yuqoridagidek.

Teng hissa/teng birinchi muallif: Manbada teng hissa bayonoti mavjud emas.

Masʼul mualliflar: Saikat Mukherjee va Richard D. Braatz.

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

DOI:10.1021/acsomega.6c00100

Jurnal: ACS Omega.

Jild va sahifalar: 11, 26901–26908.

Nashriyot: American Chemical Society.

Manba turi va taqriz holati: Taqrizdan oʻtgan, eksperimental tasdiqlangan hisoblash/mexanistik modellashtirish tadqiqot maqolasi.

Maqola kelib tushgan sana: 5-yanvar 2026.

Reviziya sanasi: 5-aprel 2026.

Qabul sanasi: 6-aprel 2026.

Onlayn nashr sanasi: 27-aprel 2026.

Rasmiy nashr havolasi:ACS Publications maqola sahifasi

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

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

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar raqobatli moliyaviy manfaatlar mavjud emasligini bayon qiladilar.

Maʼlumotlar mavjudligi: Mualliflar maqoladagi grafiklarni yaratishda ishlatilgan kod va xom maʼlumotlar manbada koʻrsatilgan MIT GitHub repozitoriyasida ommaga ochiq ekanini bildiradilar.

CRediT/muallif hissalari: Koʻrib chiqilgan asosiy manbada alohida CRediT yoki individual muallif hissalari boʻlimi mavjud emas.

Ilmiy usul va talqin chegarasi

Tadqiqot faqat CFD simulyatsiyasi emas. Model parametrlari fizik LNP ishlab chiqarish tajribalaridan olingan zarracha oʻlchami taqsimotlariga ko‘ra baholangan, soʻng parametrlarni baholashda ishlatilmagan yangi eksperimental sharoitlarga nisbatan validatsiya qilingan. Shunga qaramay, yuqori R² qiymatlari modelning ishlatilgan tajriba va formulatsiya fazosidagi PSD bashorat muvaffaqiyatini ifodalaydi; klinik samaradorlik, biologik taqsimlanish yoki mRNA terapevtik samaradorligini koʻrsatmaydi.

Populyatsiya balansi modeli qisqa turish vaqtlari sabab nukleatsiya va oʻsishga eʼtibor qaratadi. Aglomeratsiya, parchalanish, lipid-lipid oʻzaro taʼsirlari va mRNA-ionlanuvchi lipid elektrostatik oʻzaro taʼsirlari qamrovdan tashqarida. Xolesterin eruvchanligi butun lipid aralashmasining samarali eruvchanligi uchun proksi sifatida ishlatilgan. Shu sababli boshqa LNP formulatsiyalariga miqdoriy oʻtish parametrlarni qayta kalibrlashni talab qiladi.

Manbaning harorat va nukleatsiyaga oid muhokama boʻlimida yuqoriroq harorat bilan kamayadigan supersaturatsiyaning nukleatsiyaga taʼsiri haqidagi, bir-biri bilan oson muvofiqlashtirib boʻlmaydigan bayonotlar mavjud. Ushbu Verianla matni mazkur nuqtani yashirincha tuzatmagan va mexanistik yoʻnalishni manbada berilganidan aniqroq qilib koʻrsatmagan.

Ilmiy mazmun yuklangan tadqiqot maqolasiga asoslanadi. Tashqi manbalar faqat DOI, jurnalning taqrizdan oʻtganligi va rasmiy nashr identifikatsiyasini bibliografik tekshirish maqsadida ishlatilgan; tashqaridan yangi LNP tajriba natijasi, model samaradorligi yoki klinik topilma qoʻshilmagan.