mRNA-脂质纳米颗粒 (mRNA-LNP) ，例如新冠肺炎疫苗LNP的生产，涉及将水相缓冲液中的RNA与溶解在乙醇中的脂质混合，触发LNP自组装。RNA和脂质的混合条件对药品质量至关重要。在流体混合过程中，流体流动发生在从湍流到层流的连续流中。

湍流混合在我们的日常生活中很常见，例如，当我们用勺子搅拌茶时就有湍流产生。湍流发生于分子层面时，随机性非常强，难以控制。在泡茶时影响可能不大，但新型、复杂的载药纳米颗粒要经过监管部门的批准程序，因此对生产管控要求更为严格。

微流控混合工艺涉及溶剂、缓冲液和至少五种不同化学物质分子之间复杂的分子间相互作用，这些相互作用会影响最终颗粒的物理特性。这些特性（例如粒径）会影响它们在体内的路径以及由此产生的免疫应答。因此，明确的颗粒特性对于确保药品的安全性和有效性至关重要。

微流控混合可提供非湍流环境，实现在数毫秒内快速、受控且可再现地混合流体，从而使载药纳米颗粒在受控环境下不断自组装。微流控混合中对流体的操控达到了微米级，液体常流经不同长度和几何形状的通道。

微流控混合的几个优点使其成为开发RNA疫苗和其他药物递方法的首选技术：

工艺和化学原料都会影响纳米颗粒的制造。当基于脂质的纳米颗粒首次用于小分子药物递送时，例如脂质体癌症治疗药物Doxil阿霉素，它们是通过复杂的多步骤工艺产生的，包括薄膜水合，然后是高压均质和超声处理或通过纳米多孔膜挤出。由此产生的脂质体结构为脂质双分子层包裹水相。脂质体也用于临床前研究，通过首先形成含有阳离子脂质的脂质体，然后将它们与核酸混合以允许静电络合来递送基因。

在发现阳离子脂质具有细胞毒性后，研究人员开始使用pH敏感的可电离脂质来提高耐受性，这些脂质在生理pH下不带电。与此同时，开发了第二代自下而上的自组装方法，使溶解在乙醇中的脂质与溶解在水相缓冲液中的核酸相结合。该方法通过单一步骤即可获得完整的颗粒生成和核酸络合，简化了生产流程，并实现了易放大的连续流形式。通过这种方法得到的脂质纳米颗粒结构有别于脂质体，核酸被包裹在颗粒核心内。

研究人员发现LNP优于第一代脂质体，然而，这种方法依赖于湍流的产生，通过快速混合水相和乙醇试剂流来实现，例如T型混合器中产生的湍流。因此放大或缩小工艺具有挑战性，并且需要大量的工艺再开发。

由进行开发的NanoAssemblr NxGen混合器，是微流控混合的最新一代技术，在保留了连续流生产优点的同时，能够使得液体混合在更加可控的层流环境下进行。层流混合确保通过混合器的每一体积的液体具有一致的混合条件，从而使得制备的纳米颗粒具有更强的批次内及批次间的可重复性。此外，可通过调节流速比 (FRR) 和总流速 (TFR) 等工艺参数来调整所生产颗粒的物理化学特性，从而影响LNP药品的性能。

NanoAssemblr NxGen混合器 - 开发了这种新型混合器设计，能够简化单混合器放大，直接替代传统混合器。NxGen设计在流路中采用了独特的圆形结构，能够在非湍流条件下获得优异的混合效率和更高的单混合器流速。这种易放大设计的优点包括尺寸更小、筛选时的样本和试剂耗量更少、灵敏度高、成本低、分析速度快、控制精确、及重现性高。

NxGen生产的颗粒能够实现单混合器的流速范围为1 mL/min到200 mL/min，高于T型混合器的常规报告流速。在200 mL/min的流速下，单个NxGen混合器在4小时的运行中可以包封8.5g mRNA（> 283000剂疫苗），是Classic混合器制备量的10倍。从另一个角度来看，Pfizer-BioNTech的新冠肺炎疫苗3期研究需要44000剂，或包封约1.32 g。因此，NxGen提供的一系列流速非常适合临床前开发和直接转移至临床研究，而无需改变技术，从而最大限度地减少工艺再开发和风险。