Abstrakt

Tröpfchenbasierte mikrofluidische Systeme zur Produktion und Transfektion in vitro nicht-viraler Vektoren für die Genübertragung

Micaela Tamara Vitor, Caroline Casagrande Sipoli, Lucimara Gaziola De La Torre

Heutzutage konzentrieren sich viele Forscher im Bereich der Genabgabe auf die Entwicklung von Methoden zur Produktion von Nanopartikeln mit physikochemischen Eigenschaften in reproduzierbaren, kontinuierlichen und skalierbaren Prozessen ohne die Notwendigkeit von Nachbearbeitungsschritten. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Übertragung der Bedingungen von der In-vivo-Genabgabe in Zellen und Gewebe auf die In-vitro-Abgabe. In diesem Zusammenhang tritt die Mikrofluidik-Technologie in Erscheinung, die die traditionellen Methoden zur Produktion von Nanopartikeln, zum Einbau von Nukleinsäuren in diese und zur Transfektion von Zellen in vitro ersetzt. Innerhalb der Mikrofluidik zeichnen sich tröpfchenbasierte Systeme durch einige spezielle Parameter aus, die durch Pikoliter-Kompartimente aus zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten bereitgestellt werden. Mehrere bei der Genabgabe verwendete Mikro-/Nanopartikel, wie etwa Liposomen, Bio-/Polymer-Nanopartikel, Metall-Nanopartikel, Polymersome und Mikrogele, können durch tröpfchenbasierte Systeme mit niedrigem Polydispersitätsindex produziert werden. Bei der In-vitro-Transfektion ist bekannt, dass herkömmliche Verfahren in Vertiefungen zu einem diffusiven Transport von Mikro-/Nanopartikeln zu Zellen führen. Bei Tröpfchen-Mikrofluidplattformen gibt es jedoch auch einen konvektiven Beitrag, der die Kontrolle der Transfektion erleichtert und verbessert. Darüber hinaus können Hydrogeltröpfchen eine 3D-Umgebung für Zellen schaffen, die lebendem Gewebe ähnelt, wodurch ein Zellverhalten in vitro erreicht wird, das dem in vivo ähnlicher ist. Daher besteht der Zweck dieser Übersicht darin, neue Trends bei Mikrofluid-Tröpfchensystemen zusammenzufassen, die für Studien zur Genabgabe entwickelt wurden, von der Produktion von Mikro-/Nanopartikeln bis zur Transfektion in vitro. Diese Übersicht bietet neue Erkenntnisse für zukünftige Herausforderungen und zeigt, dass wir mit theoretischen Prinzipien robuste Mikrofluidsysteme für Studien zur Genabgabe entwickeln können.