特許 7570736 脂質ナノ粒子製造用チップ、これを含む脂質ナノ粒子製造システムおよび脂質ナノ粒子製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】脂質ナノ粒子製造用チップ、これを含む脂質ナノ粒子製造システムおよび脂質ナノ粒子製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61K 9/51 20060101AFI20241015BHJP

   B01F 23/50 20220101ALI20241015BHJP

   B01F 33/301 20220101ALI20241015BHJP

   B01J 47/06 20060101ALI20241015BHJP

   B01D 57/02 20060101ALI20241015BHJP

   B03C 5/00 20060101ALI20241015BHJP

   C12N 15/11 20060101ALI20241015BHJP

   A61K 9/14 20060101ALI20241015BHJP

   A61K 31/7088 20060101ALI20241015BHJP

   A61K 48/00 20060101ALI20241015BHJP

   A61K 47/44 20170101ALI20241015BHJP

   A61K 9/127 20060101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

A61K9/51

B01F23/50

B01F33/301

B01J47/06

B01D57/02

B03C5/00 Z

C12N15/11 Z

A61K9/14

A61K31/7088

A61K48/00

A61K47/44

A61K9/127

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023534061

(86)(22)【出願日】2022-05-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-10

(86)【国際出願番号】 KR2022006749

(87)【国際公開番号】W WO2022240193

(87)【国際公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-09-05

(31)【優先権主張番号】10-2021-0060963

(32)【優先日】2021-05-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0057190

(32)【優先日】2022-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519140246

【氏名又は名称】インベンテージ ラボ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＶＥＮＴＡＧＥ ＬＡＢ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】ハン，ウィ ドン

(72)【発明者】

【氏名】チョン，チャン ヒ

(72)【発明者】

【氏名】キム，ドン フン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ジュ ヒ

【審査官】井上 政志

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５１５３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００７４８３２（ＫＲ，Ａ）

【文献】Development of a Microfluidic-Based Post-Treatment Process for Size-Controlled Lipid Nanoparticles and Application to siRNA Delivery，ACS Appl. Mater. Interfaces，2020年，2020, 12，34011-34020，https://doi.org/10.1021/acsami.0c05489

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｋ

Ａ６１Ｐ

Ｂ０１Ｆ

Ｂ０１Ｊ

Ｂ０１Ｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有効成分を含む第１原料と、脂質（ｌｉｐｉｄ）を含む第２原料とを混合し、混合液を形成するミキサー部と；
前記ミキサー部に連結され、希釈液を用いて前記混合液を希釈する希釈部と；
前記希釈部に連結され、希釈された混合液から脂質ナノ粒子（Ｌｉｐｉｄ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ＬＮＰ）を濃縮し、濃縮液を収得する濃縮部と、を含み、
前記ミキサー部、前記希釈部および前記濃縮部は、１つの基板上に形成され、
前記濃縮部は、前記希釈部と連結されるメイン流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液を収得する脂質ナノ粒子収得流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液以外の溶液を回収するための回収流路と、を含み、
前記濃縮部は、前記メイン流路に接するイオン交換チャネルと；
前記メイン流路から離隔し、前記イオン交換チャネルと接するバッファーソリューションチャネルと；をさらに含む前記濃縮液と前記濃縮液以外の溶液が同時に連続的に収得および回収されることを特徴とする脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項2】

前記濃縮部の前記イオン交換チャネルは、前記メイン流路の上側または下側に配置され、
平面上で流体の進行方向に尖部が配置されるようにｖ字状を有することを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項3】

前記脂質ナノ粒子収得流路と前記回収流路は、前記メイン流路より断面積が小さく、互
いに平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項4】

前記ミキサー部は、
前記第１原料が供給される第１原料供給流路と、前記第２原料が供給される第２原料供給流路と、前記第１および第２原料供給流路に連結される混合流路と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項5】

前記希釈部は、
前記ミキサー部の前記混合流路に連結される第１流路と；
前記希釈液を提供する希釈流路と；
前記希釈流路および前記第１流路に連結される希釈空間と；を含むことを特徴とする請求項４に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項6】

前記有効成分は、核酸であることを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項7】

前記有効成分は、ｍＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ＤＮＡおよびＣＲＩＳＰＲのう
ちいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項8】

前記第１原料は、ｍＲＮＡおよび水を含み、前記第２原料は、脂質（Ｌｉｐｉｄ）およびエタノールを含み、前記希釈液は、脱イオン水（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の脂質ナノ粒子製造用チップ。

【請求項9】

第１原料を供給する第１原料供給部と；
第２原料を供給する第２原料供給部と；
前記第１原料および前記第２原料を混合し、混合液を形成するミキサー部と、前記混合液を希釈する希釈部と、希釈された混合液から脂質ナノ粒子を濃縮し、濃縮液を収得する濃縮部と、を含む脂質ナノ粒子製造用チップと；
前記脂質ナノ粒子製造用チップに希釈液を提供する希釈液提供部と；
前記脂質ナノ粒子製造用チップから前記濃縮液以外の溶液を回収する回収部と；を含み、
前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記ミキサー部と、前記希釈部および前記濃縮部は１つの基板上に形成され、
前記濃縮部は、前記希釈部と連結されるメイン流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液を収得する脂質ナノ粒子収得流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液以外の溶液を回収するための回収流路と、を含み、
前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記濃縮部は、前記メイン流路に接するイオン交換チャネルと；
前記メイン流路から離隔し、前記イオン交換チャネルと接するバッファーソリューションチャネルと；をさらに含む前記濃縮液と前記濃縮液以外の溶液が同時に連続的に収得および回収されることを特徴とする脂質ナノ粒子製造システム。

【請求項10】

前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記濃縮部の前記イオン交換チャネルは、前記メイン
流路の上側または下側に配置され、平面上で流体の進行方向に尖部が配置されるようにｖ字状を有することを特徴とする請求項９に記載の脂質ナノ粒子製造システム。

【請求項11】

前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記希釈部は、
前記ミキサー部に連結される第１流路と；
前記希釈液を提供する希釈流路と；
前記希釈流路および前記第１流路に連結される希釈空間と；を含むことを特徴とする請求項９に記載の脂質ナノ粒子製造システム。

【請求項12】

有効成分を含む第１原料と、脂質（ｌｉｐｉｄ）を含む第２原料とを準備する段階と；
前記第１原料と前記第２原料を混合し、前記有効成分を含む脂質ナノ粒子を形成する段階と；
前記脂質ナノ粒子を含む溶液をろ過および個別容器に充填し、最終製品を製造する後処理段階と；を含み、
前記脂質ナノ粒子を形成する段階は、流路が形成された脂質ナノ粒子製造用チップ（ｃｈｉｐ）上で行われ、
前記第１原料と前記第２原料とを混合し、混合液を形成する混合段階と；
前記混合液を希釈液を用いて希釈する希釈段階と；
希釈された混合液から脂質ナノ粒子を濃縮し、濃縮液を収得する濃縮段階と；を含み、前記混合段階と、前記希釈段階、および前記濃縮段階は、前記脂質ナノ粒子製造用チップの構成要素である１つの基板上で行われ、
前記脂質ナノ粒子製造用チップは、
前記第１原料と前記第２原料を混合し、前記混合液を形成するミキサー部と；
前記ミキサー部と連結され、前記希釈液を用いて前記混合液を希釈する希釈部と；
前記希釈部に連結され、希釈された混合液から前記脂質ナノ粒子を濃縮する濃縮部と；を含み、
前記濃縮部は、前記希釈部と連結されるメイン流路と、前記メイン流路に連結される脂質ナノ粒子収得流路と、前記メイン流路に連結される回収流路と、を含み、
前記濃縮段階では、
前記脂質ナノ粒子収得流路を介して前記濃縮液を収得し、前記回収流路を介して前記濃縮液以外の溶液を回収し、前記濃縮液の収得と前記濃縮液以外の溶液の回収が同時に連続的に行われ、
前記脂質ナノ粒子形成段階の前記濃縮段階は、
前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記メイン流路に接するイオン交換チャネルに連結されたバッファーソリューションチャネルに電圧を印加して、前記メイン流路内の溶液にイオン過剰区域およびイオン空乏区域を形成することにより、前記有効成分を含む前記脂質ナノ粒子を前記流路内の特定領域に濃縮させることを特徴とする脂質ナノ粒子製造方法。

【請求項13】

前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記濃縮部は、
前記メイン流路に接するイオン交換チャネルと；
前記メイン流路から離隔し、前記イオン交換チャネルと接するバッファーソリューションチャネルと；
をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の脂質ナノ粒子製造方法。

【請求項14】

前記濃縮段階は、
前記バッファーソリューションチャネルに電圧を印加して、前記メイン流路内の溶液にイオン過剰区域およびイオン空乏区域を形成し、前記有効成分を含む前記脂質ナノ粒子を前記メイン流路内特定領域に濃縮させることを特徴とする請求項１３に記載の脂質ナノ粒子製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脂質ナノ粒子製造用チップ、前記脂質ナノ粒子製造用チップを含む脂質ナノ粒子製造システムおよび脂質ナノ粒子製造方法に関し、より詳細には、ｍＲＮＡなどの有効成分を含む脂質ナノ粒子を製造するための脂質ナノ粒子製造用チップ、前記脂質ナノ粒子製造用チップを含む脂質ナノ粒子製造システムおよび前記有効成分を含む脂質ナノ粒子製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ｍＲＮＡ（ｍｅｓｓｅｎｇｅｒ ＲＮＡ）は、タンパク質を合成する前の段階の物質であり、遺伝情報を含んでいる。ｍＲＮＡは、多様な治療剤への接近が可能で、予防用または治療用ワクチンとして活用可能であり、欠如したタンパク質もｍＲＮＡを通じて合成が可能である。ｍＲＮＡ治療剤の長所は、ＤＮＡと比較して核まで伝達されなくてもよく、誘電体に挿入されるものではないので、永久的な遺伝的病気を誘発しないため、安全性が高い。また、タンパク質治療剤が接近できない細胞内部の欠如したタンパク質までｍＲＮＡで合成が可能である。ｍＲＮＡは、発現するタンパク質によって多様なサイズを有していてもよく、一本鎖で存在する。ＤＮＡから作製されたｍＲＮＡは、核から細胞質に抜け出て、リボソームに会ってタンパク質を生成する。ｍＲＮＡは、次世代遺伝子治療剤として脚光を浴びているが、一本鎖であるから、安定性が非常に低くて、血中で核酸分解酵素により迅速に分解され、腎臓を通じて迅速に体外に排泄されるだけでなく、強い陰電荷を呈し、細胞膜を容易に通過しないことが知られている。

【0003】

核酸を含むアニオン性薬物を用いた治療において、安全かつ効率的な薬物伝達技術は、永らく研究されてき、多様な伝達体および伝達技術が開発されてきた。ｍＲＮＡを脂質ナノ粒子（Ｌｉｐｉｄ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）に封入して伝達する方法を用いたｍＲＮＡワクチンに関連した研究が多様に行われており、これに関する量産システムの研究が持続している。

【0004】

最近、製薬、ワクチン、ＤＤＳ（ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）などの分野においてｍＲＮＡを脂質ナノ粒子（Ｌｉｐｉｄ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）に封入して伝達する方法が脚光を浴びているが、量産製造において困難がある。大型容器で乱流を発生させて混合、希釈、濃縮するバルク製作方法があるが、製造された脂質ナノ粒子の均一な品質を収得しにくく、製造工程の制御が難しいという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

これより、本発明の技術的課題は、このような点に着目されたものであり、本発明の目的は、脂質ナノ粒子を製造するための、脂質ナノ粒子製造用チップを提供することにある。

【0006】

本発明の他の目的は、前記脂質ナノ粒子製造用チップを含む脂質ナノ粒子製造システムを提供することにある。

【0007】

本発明のさらに他の目的は、脂質ナノ粒子製造方法提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の本発明の目的を実現するための一実施形態による脂質ナノ粒子製造用チップは、有効成分を含む第１原料と、脂質（ｌｉｐｉｄ）を含む第２原料とを混合し、混合液を形成するミキサー部と、前記ミキサー部に連結され、希釈液を用いて前記混合液を希釈する希釈部と、前記希釈部に連結され、希釈された混合液から脂質ナノ粒子（Ｌｉｐｉｄ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ＬＮＰ）を濃縮し、濃縮液を収得する濃縮部と、を含む。

【0009】

本発明の一実施形態において、前記濃縮部は、前記希釈部に連結されるメイン流路と、前記メイン流路に接するイオン交換チャネルと、前記メイン流路から離隔し、前記イオン交換チャネルと接するバッファーソリューションチャネルと、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液を収得する脂質ナノ粒子収得流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液以外の溶液を回収するための回収流路と、を含んでもよい。

【0010】

本発明の一実施形態において、前記濃縮部の前記イオン交換チャネルは、前記メイン流路の上側または下側に配置され、平面上で流体の進行方向に尖部が配置されるようにｖ字状を有していてもよい。

【0011】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子収得流路と前記回収流路は、前記メイン流路より断面積が小さく、互いに平行に配置されてもよい。

【0012】

本発明の一実施形態において、前記ミキサー部は、前記第１原料が供給される第１原料供給流路と、前記第２原料が供給される第２原料供給流路と、前記第１および第２原料供給流路に連結される混合流路と、を含んでもよい。

【0013】

本発明の一実施形態において、前記希釈部は、前記ミキサー部の前記混合流路に連結される第１流路と、前記希釈液を提供する希釈流路と、前記希釈流路および前記第１流路に連結される希釈空間と、を含んでもよい。

【0014】

本発明の一実施形態において、前記有効成分は、核酸であってもよい。

【0015】

本発明の一実施形態において、前記有効成分は、ｍＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ＤＮＡおよびＣＲＩＳＰＲのうちいずれか１つであってもよい。

【0016】

本発明の一実施形態において、前記第１原料は、ｍＲＮＡおよび水を含み、前記第２原料は、脂質（Ｌｉｐｉｄ）およびエタノールを含み、前記希釈液は、脱イオン水（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）を含んでもよい。

【0017】

上記した本発明の目的を実現するための一実施形態による脂質ナノ粒子製造システムは、第１原料を供給する第１原料供給部と；第２原料を供給する第２原料供給部と；前記第１原料および前記第２原料を混合するミキサー部と、前記混合液を希釈する希釈部と、希釈された混合液から脂質ナノ粒子を濃縮し、濃縮液を収得する濃縮部と、を含む脂質ナノ粒子製造用チップと；前記脂質ナノ粒子製造用チップに希釈液を提供する希釈液提供部と；前記脂質ナノ粒子製造用チップから前記濃縮液以外の溶液を回収する回収部と；を含む。

【0018】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記濃縮部は、前記希釈部に連結されるメイン流路と、前記メイン流路に接するイオン交換チャネルと、前記メイン流路から離隔し、前記イオン交換チャネルと接するバッファーソリューションチャネルと、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液を収得する脂質ナノ粒子収得流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液以外の溶液を回収するための回収流路と、を含んでもよい。

【0019】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記濃縮部の前記イオン交換チャネルは、前記メイン流路の上側または下側に配置され、平面上で流体の進行方向に尖部が配置されるようにｖ字状を有していてもよい。

【0020】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記希釈部は、前記ミキサー部に連結される第１流路と、前記希釈液を提供する希釈流路と、前記希釈流路および前記第１流路に連結される希釈空間と、を含んでもよい。

【0021】

上記した本発明の目的を実現するための一実施形態による脂質ナノ粒子製造方法は、有効成分を含む第１原料と、脂質（ｌｉｐｉｄ）を含む第２原料とを準備する段階と、前記第１原料と前記第２原料とを混合し、ｍＲＮＡを含む脂質ナノ粒子を形成する段階と、前記脂質ナノ粒子を含む溶液をろ過および個別容器に充填し、最終製品を製造する後処理段階と、を含んでもよい。前記脂質ナノ粒子を形成する段階は、流路が形成された脂質ナノ粒子製造用チップ（ｃｈｉｐ）上で行われ、前記第１原料と前記第２原料とを混合し、混合液を形成する混合段階と、前記混合液を希釈液を用いて希釈する希釈段階と、希釈された混合液から脂質ナノ粒子を濃縮し、濃縮液を収得する濃縮段階と、を含んでもよい。

【0022】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子形成段階の前記濃縮段階は、前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記流路に接するイオン交換チャネルに連結されたバッファーソリューションチャネルに電圧を印加して、前記流路内の溶液にイオン過剰区域およびイオン空乏区域を形成し、前記有効成分を含む前記脂質ナノ粒子を前記流路内の特定領域に濃縮させることができる。

【0023】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子製造用チップは、前記第１原料と前記第２原料とを混合し、前記混合液を形成するミキサー部と、前記ミキサー部に連結され、前記希釈液を用いて前記混合液を希釈する希釈部と、前記希釈部に連結され、希釈された混合液から前記脂質ナノ粒子を濃縮する濃縮部と、を含んでもよい。

【0024】

本発明の一実施形態において、前記脂質ナノ粒子製造用チップの前記濃縮部は、前記希釈部に連結されるメイン流路と、前記メイン流路に接するイオン交換チャネルと、前記メイン流路から離隔し、前記イオン交換チャネルと接するバッファーソリューションチャネルと、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液を収得する脂質ナノ粒子収得流路と、前記メイン流路に連結され、前記濃縮液以外の溶液を回収するための回収流路と、を含んでもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明の実施形態によれば、脂質ナノ粒子製造用チップ上で脂質ナノ粒子製造のためのミキシング、希釈、濃縮が全て行われるので、脂質ナノ粒子のサイズおよび均一度を制御することが容易で、高品質の脂質ナノ粒子を製造することができる。

【0026】

ただし、本発明の効果は、前記効果に限定されるものではなく、本発明の思想および領域を逸脱しない範囲で多様に拡張することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造システムの概略図である。

【図2】図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップのミキサー部の多様な例を示す図である。

【図3】図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの希釈部の多様な例を示す図である。

【図4】図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部を説明するための図である。

【図5】図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部の多様な例を示す図である。

【図6】図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部の一実施形態を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部のイオン交換部の形状に応じた流体の流れと濃縮効果を説明するための図である。

【図8】本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造方法を示すフローチャート図である。

【図9】図８の脂質ナノ粒子製造方法のチップ上でＬＮＰを製造する段階を詳細に示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。

【0029】

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかしながら、これは、本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物や代替物を含むものと理解すべきである。

【0030】

図１は、本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造システムの概略図である。図２は、図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップのミキサー部の多様な例を示す図である。図３は、図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの希釈部の多様な例を示す図である。図４は、図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部を説明するための図である。

【0031】

図１～図４を参照すると、脂質ナノ粒子製造システムは、ｍＲＮＡを含む第１原料提供部１０、脂質（Ｌｉｐｉｄ）を含む第２原料提供部２０、希釈液提供部３０、脂質ナノ粒子収得部４０、第１回収部５０、第２回収部６０および脂質ナノ粒子製造用チップ１００を含む。

【0032】

前記第１原料提供部１０は、第１原料を貯蔵し、前記脂質ナノ粒子製造用チップ１００に前記第１原料を提供する。前記第１原料は、ｍＲＮＡを含む溶液であってもよい。例えば、前記第１原料は、ｍＲＮＡおよび水を含んでもよい。

【0033】

前記第２原料提供部２０は、第２原料を貯蔵し、前記脂質ナノ粒子製造用チップ１００に前記第２原料を提供する。前記第２原料は、脂質（Ｌｉｐｉｄ）を含む溶液であってもよい。例えば、前記第２原料は、脂質およびエタノールを含んでもよい。

【0034】

前記脂質ナノ粒子製造用チップ１００は、前記第１原料および前記第２原料を混合、希釈および濃縮し、ｍＲＮＡを含む脂質ナノ粒子濃縮液を製造することができる。前記脂質ナノ粒子製造用チップ１００は、ミキサー部１１０、希釈部１２０および濃縮部１３０を含む。

【0035】

前記ミキサー部１１０は、前記第１原料および前記第２原料を混合し、混合液を製造することができる。前記ミキサー部１１０は、ｃｈａｏｔｉｃ ｍｉｘｅｒ、ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ ｍｉｘｅｒなど一般的にマイクロチャネル（ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ）内で多用されるマイクロ流体ミキサー（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｍｉｘｅｒ）が使用できる。この際、流路内における前記第１原料と前記第２原料のミキシングを通じて２つの流体の界面で脂質とｍＲＮＡの自己整合（ｓｅｌｆ ａｌｉｇｎ）による脂質ナノ粒子を含む混合液を製造することができる。

【0036】

例えば、前記ミキサー部１１０は、前記第１原料が供給される第１原料供給流路１１２と、前記第２原料が供給される第２原料供給流路１１４と、前記第１および第２原料供給流路に連結される混合流路１１６とを含んでもよい。前記第１原料供給流路１１２と前記第２原料供給流路１１４は、結合点ＪＰで互いに会って、前記第１原料と前記第２原料を混合することができる。

【0037】

前記希釈部１２０は、前記混合液を希釈することができる。前記希釈部１２０は、前記ミキサー部１１０の前記混合流路１１６に連結される第１流路１２３と、前記希釈液を提供する希釈流路１２２と、前記希釈流路１２２および前記第１流路１２３に連結される希釈空間１２４と、を含んでもよい。前記希釈空間１２４は、ライン形状（図３の（ａ）参照）、サーペンタイン形状（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ）チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）形状（図３の（ｂ）参照）など多様な形態を有していてもよい。前記希釈液提供部３０は、前記脂質ナノ粒子製造用チップ１００の前記希釈部１２０の前記希釈流路１２２を介して希釈液を提供することができる。前記希釈液は、脱イオン水（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）を含んでもよい。

【0038】

前記ミキサー部１１０で混合された溶液は、前記第２原料の溶媒、例えば、エタノールを高濃度で含んでいるので、所望の程度の濃度に希釈が必要である。前記希釈部１２０を通過し、前記エタノールの濃度が所望の程度に低くなりうる。

【0039】

図示していないが、前記希釈部１２０は、前記ミキサー部１１０の流路構造内に具現されることもできる。すなわち、ミキサー部と希釈部が順次に構成されたものではなく、同時に具現されるようにミキシング希釈部を構成し、第１原料、第２原料および希釈液が投入される構造も可能である。

【0040】

前記濃縮部１３０は、前記希釈部１２０で希釈された混合液から脂質ナノ粒子を濃縮し、濃縮液を収得することができる。前記濃縮部１３０は、前記希釈部１２０に連結されるメイン流路１３２と、前記メイン流路１３２に接するイオン交換チャネルＩＭと、前記メイン流路１３２から離隔し、前記イオン交換チャネルＩＭと接するバッファーソリューションチャネル１３４ａ、１３４ｂと、前記メイン流路１３２に連結され、前記濃縮液を収得する脂質ナノ粒子収得流路１３６と、前記メイン流路１３２に連結され、前記濃縮液以外の溶液を回収するための回収流路１３８ａ、１３８ｂと、を含んでもよい。前記イオン交換チャネルＩＭは、ナノ多孔性素材で構成された陽イオンまたは陰イオン交換のための電荷を呈するナノチャネルであってもよい。

【0041】

前記濃縮部１３０では、イオン濃度分極（ＩＣＰ；ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）現象を用いて１００ｎｍまたはそれ以下のサイズの脂質ナノ粒子を分離、濃縮することができる。

【0042】

ＩＣＰ現象は、イオン交換膜を挟んで両側にチャネルが位置し、チャネル両端に電圧を印加したとき、陽イオン交換チャネルの場合、陽イオンがイオン交換膜に移動しつつ、イオン過剰区域（ｉｏｎ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｚｏｎｅ）を形成し、相対的に反対側にイオン空乏区域（ｉｏｎ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｚｏｎｅ；ＩＤＺ）を形成する自然現象をいう。イオン空乏区域は、強い反発力を発生させて、イオン／分子の極性に関係なく、押し出す特徴があり、これを用いて脂質ナノ粒子を分離および濃縮することができる。

【0043】

本実施形態によれば、第１方向Ｄ１に沿って流体が流れる前記メイン流路１３２の第２方向Ｄ２の両側にそれぞれバッファーソリューションが流れるバッファーソリューションチャネル１３４ａ、１３４ｂを形成し、両側のバッファーソリューションチャネル１３４ａ、１３４ｂに適切な電圧を印加すると、前記イオン交換チャネルＩＭを介してイオンが移動し、イオン空乏区域（図７のＩＤＺ参照）が前記第２方向Ｄ２に沿って前記メイン流路１３２の両側に形成されることにより、電子密度の高い（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｅｎｓｅ）コア（ｃｏｒｅ）を有する脂質ナノ粒子が前記メイン流路１３２の中央に集中し、前記脂質ナノ粒子収得流路１３６を通過する。すなわち、陽イオン成分は、イオン濃度分極現象のドライビングソース（ｄｒｉｖｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ）として使用され、前記メイン流路１３２およびイオン交換チャネルＩＭを経てバッファーソリューションチャネル１３４ａ、１３４ｂを介してチップ外部に排出される。残存する残りの陽イオン成分は、イオン空乏領域およびイオン空乏領域の境界面に形成される電場に影響を受けて、前記脂質ナノ粒子収得流路１３６および前記回収流路１３８ａ、１３８ｂに粒子の性質によって経路が設定され、選択的に移動することができる。

【0044】

これによって、前記脂質ナノ粒子収得流路１３６を通過する流体には、脂質ナノ粒子の濃度が高くなり、前記回収流路１３８ａ、１３８ｂには、前記脂質ナノ粒子以外の流体を回収することができる。

【0045】

本発明の実施形態によれば、脂質ナノ粒子製造用チップ１００上で、脂質ナノ粒子製造のための混合、エタノールなどの溶媒を希釈するための希釈、脂質ナノ粒子濃度を高めるための濃縮が全て行われ得る。

【0046】

前記イオン交換チャネルＩＭは、多様な形態を有していてもよく（図５および図６参照）、例えば、前記イオン交換チャネルＩＭは、前記メイン流路１３２の上側または下側に配置され、平面上でＩ字状または流体の進行方向に尖部が配置されるようにＶ字状を有していてもよい。

【0047】

前記回収流路１３８ａ、１３８ｂの前記第２方向Ｄ２への幅の合計は、前記メイン流路１３２の幅より小さくてもよい。例えば、前記回収流路１３８ａ、１３８ｂは、前記メイン流路１３２が３個の流路に分けられ、平行に形成され、全体としてＩ字状チャネル構造を有していてもよい。前記濃縮部１３０の占める面積が小さくなり、流路が放射状に形成された構造に比べて、空間集積効率が向上し、流体の流れが向上し、低い電力でも駆動が可能で、生産効率が向上することができる。また、イオン空乏区域を両側で発生させて、流路の一側だけでイオン空乏区域を形成する従来構造に比べて、低い電力消耗で同一または優れた効率を得ることができ、また、電力を調節し、ｏｎ／ｏｆｆ ｖａｌｖｅとして使用が可能である（図７の（ｄ）参照）。

【0048】

なお、本実施形態では、１つの脂質ナノ粒子収得流路と２つの回収流路を含み、メイン流路が３つに分岐される構造を説明しているが、これに制限されない。例えば、前記メイン流路は、５つや７つに分岐されてもよく、分岐されたそれぞれの流路のサイズと幅が互いに異なっていてもよい。

【0049】

ここで、前記脂質ナノ粒子製造用チップ１００は、知られた多様な方法で製造することができる。例えば、流路に対応するグルーブが形成された複数の基板を積層して形成することができる。例えば、下部基板上にイオン交換チャネルを形成し、下面にグルーブが形成された上部基板を前記下部基板に結合して形成することもできるが、これに制限されない。前記基板の材質も、ガラス基板、プラスチック基板、シリコーン基板など流路パターンの形成が可能な多様な基板が使用でき、流路パターンを形成するために、エッチング方法、レーザー陰刻法、インプリント法、フォトリソグラフィ法など知られた多様な方法が用いられ得る。また、複数の基板の接合も、レーザー接合法、熱圧着法、接着法、ラミネーション法など知られた多様な方法が用いられ得る。

【0050】

本発明によれば、脂質ナノ粒子製造用チップ上で脂質ナノ粒子製造のためのミキシング、希釈、濃縮が全て行われるので（ｏｎ ｃｈｉｐ ｐｒｏｃｅｓｓ）、流体が層流（ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ）状態に制御され、これによって、脂質ナノ粒子のサイズおよび均一度を制御すること容易で、高品質の脂質ナノ粒子を製造することができる。乱流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）を制御できないバルク（ｂｕｌｋ）サイズの製造方法によれば、微細な流体制御が不可能で、脂質ナノ粒子のサイズおよび均一度を制御しにくい。チップ法を用いる従来脂質ナノ粒子製造方法も、ｍＲＮＡと脂質の混合（ｍｉｘｉｎｇ）だけがチップ上で行われ、エタノールなどの有機溶媒を希釈し、脂質ナノ粒子を濃縮するための段階は、全て別途の工程を通じてバルクサイズで進行されるので、本発明と比較して脂質ナノ粒子製造過程の制御が容易でない。

【0051】

特に、マイクロ流体（Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ）チップで製造された初期段階の脂質ナノ粒子が含まれた溶液の場合、製造段階における流量条件、特にＡｑｕｅｏｕｓ Ｐｈａｓｅとエタノールに脂質（Ｌｉｐｉｄ）を溶かしたＯｒｇａｎｉｃ Ｐｈａｓｅの割合（Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅ Ｒａｔｉｏ）によって特定の濃度のエタノールが必ず含まれている。含まれているエタノールの濃度が初期段階のＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅのＬｉｐｉｄに影響を及ぼすことができる不安定な状態であるから、効果的な後工程適用が安定した脂質ナノ粒子の製造に及ぼす影響が大きい。バルクサイズの工程を通じて、初期段階の脂質ナノ粒子がチップ外部に排出され、チュービングラインを介してバルクサイズで希釈されるまで安定性を維持しない場合があるが、本発明の実施形態によれば、脂質ナノ粒子の混合、希釈および濃縮が全てチップ上で進行（ｏｎ ｃｈｉｐ ｐｒｏｃｅｓｓ）されるので、このような問題を解決することができる。

【0052】

図５は、図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部の多様な例を示す図である。

【0053】

図５の（ａ）は、イオン交換チャネルＩＭが、Ｉ字状にメイン流路１３２が延びる第１方向Ｄ１に垂直な第２方向Ｄ２に延びた形態を有する場合が示されている。側面上から見ると、前記イオン交換チャネルＩＭは、前記メイン流路１３２の下側面上に前記第１および第２方向Ｄ１、Ｄ２に垂直な第３方向Ｄ３に所定の高さを有するように形成されてもよい。

【0054】

なお、前記濃縮部の他の構成は、前述した濃縮部の構成と実質的に同一なので省略する。

【0055】

図５の（ｂ）は、イオン交換チャネルＩＭがＶ字状に形成された実施形態、図５の（ｃ）は、Ｖ字状のイオン交換チャネルＩＭ１、ＩＭ２が２つ形成された実施形態、図５の（ｄ）は、Ｉ字状のイオン交換チャネルＩＭ１とＶ字状のイオン交換チャネルＩＭ２が順に形成された実施形態、図５の（ｅ）は、Ｖ字状のイオン交換チャネルＩＭが複数個形成された実施形態を示す図である。

【0056】

図６は、図１の脂質ナノ粒子製造システムの脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部の一実施形態を示す図である。

【0057】

図６を参照すると、側面上から見ると、イオン交換チャネルＩＭ１、ＩＭ２がメイン流路１３２の上側面および下側面上に形成された場合であり、イオン空乏区域をより効率的に形成することができる。

【0058】

図７は、本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部のイオン交換部の形状に応じた流体の流れと濃縮効果を説明するための図である。

【0059】

図７を参照すると、イオン交換膜の形状がＩ字状である場合より、Ｖ字状である場合、濃縮効果が最大化され、電力消耗が減少することを確認できる。

【0060】

図７の（ａ）は、Ｉ字状イオン交換チャネルの流体の流れと濃縮効果を示す図であり、図７の（ｂ）は、Ｖ字状イオン交換チャネルの流体の流れと濃縮効果を示す図である。

【0061】

図７の（ｃ）は、チャネル形状に応じた電力消耗比較実験結果であり、図７の（ｄ）は、印加電圧／電流に応じて脂質ナノ粒子の濃縮可否を制御（バルブ効果）できることを確認した実験を示す図である。図７の（ｅ）は、電場の形成に応じた粒子分離方向を変更可能であることを確認した実験を示す図である。

【0062】

図７の（ｃ）～（ｅ）によれば、本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部は、脂質ナノ粒子を濃縮する機能だけでなく、収得する脂質ナノ粒子をオン／オフ バルブ形態で制御することができ、必要に応じて脂質ナノ粒子収得流路だけでなく、回収流路を通じて必要とする粒子を収得するように制御可能である。

【0063】

図８は、本発明の一実施形態による脂質ナノ粒子製造方法を示すフローチャート図である。図９は、図８の脂質ナノ粒子製造方法のチップ上で脂質ナノ粒子を製造する段階を詳細に示すフローチャート図である。

【0064】

図８および図９を参照すると、前記脂質ナノ粒子製造方法は、原料を準備する段階Ｓ１００と、チップ上で脂質ナノ粒子を製造する段階Ｓ２００と、後処理段階Ｓ３００と、を含んでもよい。

【0065】

前記原料を準備する段階Ｓ１００では、ｍＲＮＡを含む第１原料と、脂質（ｌｉｐｉｄ）を含む第２原料とを準備することができる。

【0066】

前記チップ上で脂質ナノ粒子を製造する段階Ｓ２００では、前記第１原料と前記第２原料とを混合し、ｍＲＮＡを含む脂質ナノ粒子を形成することができる。

【0067】

前記後処理段階Ｓ３００では、前記脂質ナノ粒子を含む溶液を透析ろ過（Ｄｉａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、必要な濃度へのさらなる濃縮および個別容器に充填し、最終製品を製造することができる。

【0068】

この際、前記チップ上で脂質ナノ粒子を製造する段階Ｓ２００は、流路が形成された脂質ナノ粒子製造用チップ（ｃｈｉｐ）上で行われ、混合段階Ｓ２１０、希釈段階Ｓ２２０、および濃縮段階Ｓ２３０を含んでもよい。前記脂質ナノ粒子製造用チップ（ｃｈｉｐ）は、図１などで説明された脂質ナノ粒子用チップが使用できる。例えば、前記脂質ナノ粒子製造用チップ（ｃｈｉｐ）は、ミキサー部、希釈部、および濃縮部を含んでもよい。

【0069】

前記混合段階Ｓ２１０では、前記第１原料と前記第２原料とを混合し、混合液を形成することができる。前記混合段階Ｓ２１０は、前記脂質ナノ粒子製造用チップのミキサー部で行われ得る。

【0070】

前記希釈段階Ｓ２２０では、前記混合液を希釈液を用いて希釈することができる。前記希釈段階Ｓ２２０は、前記脂質ナノ粒子製造用チップの希釈部で行われ得る。

【0071】

前記濃縮段階Ｓ２３０は、前記希釈された混合液から脂質ナノ粒子を濃縮し、濃縮液を収得することができる。前記濃縮段階Ｓ２３０は、前記脂質ナノ粒子製造用チップの濃縮部で行われ得る。具体的には、前記濃縮液は、前記脂質ナノ粒子製造用チップの流路に接するイオン交換チャネルに連結されたバッファーソリューションチャネルに電圧を印加して、前記流路内の溶液にイオン過剰区域およびイオン空乏区域を形成することにより、ｍＲＮＡを含む前記脂質ナノ粒子を前記流路内の特定領域に濃縮させることができる。

【0072】

以上、実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができる。

【符号の説明】

【0073】

１０ 第１原料提供部
２０ 第２原料提供部
３０ 希釈液提供部
４０ 脂質ナノ粒子収得部
５０、６０ 第１および第２回収部
１００ 脂質ナノ粒子製造用チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】