Por definición, un liposoma consta de una bicapa lipídica que encapsula una fase acuosa. Los liposomas se utilizan cada vez más para la administración de fármacos de forma dirigida y con un tamaño controlado. Aquí es donde entra en juego la microfluídica. De hecho, la ciencia de los sistemas de manipulación de fluidos se emplea para el control extremadamente preciso de volúmenes muy reducidos, lo cual resulta muy adecuado para la generación de liposomas de tamaño micro y nanométrico. En esta nota de aplicación, compararemos la bibliografía con los resultados obtenidos utilizando dos diseños de chips microfluídicos para la generación de nanoliposomas: el micromezclador en espina de pez (herringbone) y el enfoque de flujo hidrodinámico. Estos chips microfluídicos han recibido un recubrimiento hidrofílico. Para generar los nanoliposomas, optamos por utilizar PLGA (poli(ácido láctico-co-glicólico)) solubilizado en acetonitrilo. La fase acuosa está compuesta por agua y un tensioactivo (PVA al 1 %).
Mezclador en espina de pez (Herringbone)
El chip micromezclador en espina de pez es una solución integral que permite mezclar dos fluidos en un canal microfluídico de manera sencilla y eficiente. Esta herramienta es apta para numerosas aplicaciones, como inmunoensayos o mezclas de productos de PCR, así como para la generación de nanoliposomas. Este tipo de chip puede fabricarse en diversos materiales, incluidos PDMS, vidrio y termoplásticos (PC, COC, COP, etc.).
Con este método, es posible generar nanoliposomas con un tamaño de entre 100 y 200 nm, según Roces et al., 2020, Pharmaceutics.
En la práctica, generamos nanoliposomas utilizando un chip micromezclador en espina de pez de policarbonato (microfluidic ChipShop, 10000019). Los resultados indican que obtuvimos nanoliposomas con un tamaño medio de 247 nm ± 78,8 nm. Las mediciones se realizaron mediante dispersión dinámica de luz utilizando el Zetasizer Nano ZS en 11 muestras con relaciones de caudal que oscilaban entre 1 y 15.
Figura 2: Medición de los diámetros de los nanoliposomas generados por un dispositivo mezclador en espina de pez escalonado (microfluidic ChipShop, 10000019). «FRR» corresponde a la relación de caudales (flow rate ratio): representa la proporción entre el caudal de la fase continua y el caudal de la fase dispersa. Mediciones realizadas por Christelle Angély en un Zetasizer Nano ZS (Malvern Panalytical) de la plataforma de bioquímica y biofísica del Instituto de Psiquiatría y Neurociencia de París.
Enfoque de flujo hidrodinámico
El dispositivo microfluídico de enfoque de flujo hidrodinámico permite una mezcla precisa de los reactivos con tiempos de mezcla cortos en condiciones de flujo laminar, lo que posibilita la generación, por ejemplo, de nanopartículas monodispersas de tamaño ajustable.
Mediante esta técnica de enfoque de flujo, es posible generar nanoliposomas con un tamaño >150 nm y habitualmente de alrededor de 200 nm. Sin embargo, dependiendo de la composición de los nanoliposomas, su tamaño puede variar considerablemente, como se muestra en el trabajo de Karnik et al. presentado en 2008. De hecho, el equipo es capaz de producir nanopartículas de 31 nm de diámetro (± 1 nm) de manera altamente monodispersa.
En nuestro caso, pudimos generar nanoliposomas con un tamaño promedio de 250,9 nm ± 66,8 nm utilizando un chip de enfoque de flujo de policarbonato (microfluidic ChipShop, 10000004). Las mediciones se realizaron mediante dispersión de luz dinámica utilizando el Zetasizer Nano ZS en 11 muestras con relaciones de caudal que oscilaban entre 1 y 15.
Figura 4: Medición de los diámetros de los nanoliposomas generados por un dispositivo de enfoque de flujo (microfluidic ChipShop, 10000004). «FRR» son las siglas en inglés de relación de caudal (flow rate ratio): corresponde a la relación entre el flujo de la fase continua y el flujo de la fase dispersa. Mediciones realizadas por Christelle Angély en un Zetasizer Nano ZS (Malvern Panalytical) de la plataforma de bioquímica y biofísica del Instituto de Psiquiatría y Neurociencia de París.
En conclusión, los dos métodos aquí presentados permitieron generar nanoliposomas de tamaño similar, es decir, de unos 250 nm de diámetro, independientemente de la relación de caudal. Por lo tanto, se debe tener en cuenta la elección de la composición del nanoliposoma, ya sea la elección del lípido, el disolvente o la fase acuosa. Además, varias técnicas bien documentadas son eficaces para reducir el tamaño de los nanoliposomas generados. Por ejemplo, es posible realizar una sonicación (de 1 a 5 min) de la muestra para reducir su tamaño hasta en un 50 %. Numerosas publicaciones describen la filtración y/o la diálisis como métodos muy eficientes para purificar los nanoliposomas y reducir así su tamaño (de 50 a 80 nm).
