Microfluidic Synthesis and Purification of Magnetoliposomes for Oral Drug Delivery

Abstract

Las nanopartículas de magnetita (MNP) han ganado una atención significativa en varias aplicaciones para la administración de fármacos. Sin embargo, existen algunos problemas relacionados con la penetración celular, especialmente en el transporte de cargas que muestran un paso de membrana limitado. Una estrategia ampliamente estudiada para superar este problema es la encapsulación de las MNP en liposomas para formar magnetoliposomas (ML), que son capaces de fusionarse con membranas para lograr altas tasas de administración. Este estudio presenta un enfoque microfluídico de bajo costo para la síntesis y purificación de ML y sus pruebas de biocompatibilidad mediante hemólisis y ensayos de agregación plaquetaria para determinar su uso potencial en la administración oral. Los resultados muestran ML con diámetros hidrodinámicos promedio que van desde 137 ± 17 nm a 787 ± 45 nm con valores aceptables de índices de polidispersidad (PDI). Además, logramos eficiencias de encapsulación entre el 20% y el 90% al variar las tasas de flujo total (TFR), las relaciones de tasa de flujo (FRR) y la concentración de MNP. Además, se logró una biocompatibilidad aceptable con los NM obtenidos. Estos resultados confirman que los dispositivos de microfluidos desarrollados permiten la producción de ML de alto rendimiento para la encapsulación potencial y la entrega eficiente de agentes que penetran en las células. No obstante, es necesario realizar más pruebas in vitro para evaluar las rutas de tráfico intracelular predominantes.

Magnetite nanoparticles (MNPs) have gained significant attention in several applications for drug delivery. However, there are some issues related to cell penetration, especially in the transport of cargoes that show limited membrane passing. A widely studied strategy to overcome this problem is the encapsulation of the MNPs into liposomes to form magnetoliposomes (MLs), which are capable of fusing with membranes to achieve high delivery rates. This study presents a low-cost microfluidic approach for the synthesis and purification of MLs and their biocompatibility testing via hemolysis, and platelet aggregation assays to determine their potential use in oral delivery. The results show MLs with average hydrodynamic diameters ranging from 137±17 nm to 787±45 nm with acceptable Polydispersity indexes (PDI) values. Also, we achieved encapsulation efficiencies between 20% and 90% by varying the Total Flow Rates (TFRs), Flow Rate Ratios (FRRs), and MNPs concentration. Moreover, acceptable biocompatibility was attained with the obtained MLs. These results confirm that the developed microfluidic devices allow high-throughput production of MLs for potential encapsulation and efficient delivery of cell-penetrating agents. Nevertheless, further in vitro testing need to be carried out to evaluate the prevalent intracellular trafficking routes.