Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках отчетного периода были проведены исследования, направленные на разработку и оптимизацию технологий создания микрофлюидных систем (МФС) для синтеза магнитных липосом (МЛ) и магнитных наночастиц (НЧ). Работы охватывали несколько ключевых направлений: разработка прототипов МФС, испытания их функциональности, анализ полученных результатов и экспериментальная оптимизация технологических процессов. 1. Обоснована технология изготовления прототипов модульных микрофлюидных систем. Для обеспечения высокой химической стойкости в агрессивных условиях синтеза магнитных липосом использовался пленочный фоторезист ORDYL FP 440. Методика включала ламинирование при 125C, экспонирование ультрафиолетовым излучением, удаление незаполимеризованных участков фоторезиста и герметизацию термокомпрессионным связыванием. Оптимизированная технология позволила повысить устойчивость микрофлюидных структур к органическим растворителям. 2. Разработана топология узла МФС, позволяющего синтезировать НЧ магнетита в потоке. Для этого использовалась конструкция с разветвленной системой каналов, включающей порты подачи реагентов и порт удаления продуктов реакции. Химический процесс осаждения магнетита обеспечивал образование кристаллитов размером 15–20 нм при pH=8–9. Для масштабируемости процесса применялся метод подачи реагентов под давлением, что обеспечивало его непрерывность. Прототипы узлов МФС изготавливались из полидиметилсилоксана (ПДМС) методом мягкой литографии. Особое внимание уделялось герметизации каналов, которая достигалась обработкой в плазме. Однако на начальных этапах испытаний выявлялись проблемы агрегации НЧ на стенках каналов. Это приводило к их закупориванию и снижению эффективности синтеза. Были исследованы различные добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ), однако их применение не привело к устранению проблемы. 3. Для решения выявленных трудностей оптимизирована топология узла синтеза, что позволило минимизировать агрегацию НЧ. Путем изменения расположения порта удаления продуктов реакции удалось обеспечить их выведение непосредственно из зоны химической реакции. В результате оптимизации синтезированные НЧ обладали улучшенными характеристиками однородности и магнитными свойствами, превосходя аналогичные показатели при объемном синтезе. 4. Созданы топологии и прототипы узлов МФС для синтеза магнитных липосом. Используемые микрофлюидные системы обеспечивали формирование микрокапельных структур в условиях регулируемого смешивания реагентов. Для изготовления функционального слоя применялся фоторезист с высокой химической стойкостью. Рельеф микрофлюидных каналов создавался методом лазерной абляции, что обеспечивало требуемую точность и воспроизводимость топологии. 5. При испытаниях разработанных систем липосомы оценивались в биологических гелях, имитирующих ткани. Исследование показало, что гели на основе агарозы и полиакриламида обладают высокой проницаемостью для магнитных липосом, в то время как желатиновые гели значительно затрудняют их проникновение. Данные результаты подтверждают перспективность предложенного подхода для разработки таргетных методов доставки лекарственных препаратов. 6. На основании проведенных исследований сформирована многослойная структура на основе предметного стекла и пленочного фоторезиста с интегрированными узлами подвода реагентов. Создан прототип реакционной камеры с температурным контролем, обеспечивающий стабильные условия для проведения экспериментов. Реакционная камера включает корпус с термоизоляцией, нагреватель и термодатчик с дисплеем, что позволяет вести синтез в заданных температурных условиях. Итоги проведенных работ подчеркивают значимость разработанных технологий для создания микрофлюидных систем, пригодных для масштабируемого синтеза магнитных наночастиц и липосом. Результаты являются основой для последующих исследований в области персонализированной и таргетной терапии.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном году были выполнены исследования, направленные на разработку и экспериментальную проверку модульной микрофлюидной системы (МФС), обеспечивающей последовательный синтез магнитных наночастиц и их последующую инкапсуляцию в липосомы. Работы позволили реализовать полноценный технологический цикл: от анализа топологий микрофлюидных чипов и выбора материалов до изготовления прототипов, оптимизации режимов генерации капель и характеризации полученных образцов. Исследования проводились с учетом необходимости работы в условиях агрессивных органических растворителей и строгих требований к геометрической точности каналов, определяющих кинетику процессов перемешивания и самоорганизации липидов. На первом этапе проведен сравнительный анализ возможных архитектур микрофлюидных устройств, включая Т-образные смесители, системы с гидродинамической и вертикальной фокусировкой, коаксиальные капиллярные и другие микросмесители. По итогам анализа была выбрана топология с гидродинамической фокусировкой, позволяющая формировать устойчивые потоки водной и органической фаз и обеспечивать контролируемую самосборку липидных оболочек для различных частиц. В качестве конструкционных материалов определены стекло и термически задубленный сухой пленочный фоторезист, обладающие достаточно хорошей химической стойкостью в условиях работы с хлороформом и другими органическими растворителями. В рамках второго направления разработана и отработана технология изготовления модульной МФС с использованием фотолитографии. Выполнены операции ламинирования сухого пленочного фоторезиста, экспонирования, проявления и термического задубливания, обеспечивающего химическую устойчивость каналов. Подобраны оптимальные параметры экспонирования и проявления для топологий с шириной каналов 30 и 60 мкм. Проведена оптимизация режима термокомпрессионного связывания стеклянных пластин при 180 гр. Цельсия, обеспечившая получение герметичных структур без деформации и с сохранением геометрии шаблона микроканалов. Третьим этапом стало изготовление прототипов стеклянных микрофлюидных чипов с заданной топологией, включающей участки сужения канала и развилки для подачи реагентов. Каналы формировались методом мокрого травления в стекле, что обеспечило высокую химическую стойкость и возможность длительной работы с агрессивными средами. Сборка осуществлялась с использованием фотополимерного адгезионного слоя, что позволило отказаться от высокотемпературной сварки и сохранить прозрачность чипа, а также точные размеры микроканалов. На четвертом этапе выполнены испытания изготовленного прототипа МФС. С использованием шприцевых насосов реализована устойчивая подача водной и органической фаз, получены различные режимы генерации водных капель в масляной среде. Экспериментально подтверждена возможность изменять размер микрокапель за счет регулирования скоростей потоков, что обеспечивает гибкость в управлении процессами синтеза магнитных липосом. Финальным этапом стало исследование частиц, полученных в прототипе МФС. Метод динамического рассеяния света показал изменение распределения размеров частиц: исходные магнитные наночастицы (~23 нм) после микрофлюидной обработки и включения в оболочку демонстрировали формирование как наноразмерной фракции (~54 нм), так и микрометровой фракции (~6 мкм). Показано, что подбор соотношений расхода водной и хлороформной фаз позволяет управлять размером и однородностью формируемых капель. Использование липидных растворов в хлороформе и подача водных прекурсоров магнитных НЧ обеспечили формирование стабильных микрокапель с заданными размерами. Итоги проведенных исследований подтверждают перспективность разработанного подхода к последовательному синтезу магнитных наночастиц и их инкапсуляции в микрофлюидном формате. Полученные результаты создают основу для дальнейшей оптимизации режимов синтеза, масштабируемой генерации магнитных липосом и последующего применения разработанной МФС в биомедицинских исследованиях и технологиях таргетной доставки лекарственных препаратов.