Design and fabrication of fluidic devices for industrial-scale production of lipid-based nanoparticles and biomolecules encapsulation

Behrouz, Fatemeh (2024). Design and fabrication of fluidic devices for industrial-scale production of lipid-based nanoparticles and biomolecules encapsulation. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (12MB) | Prévisualisation

Résumé

Liposome nanoparticles are produced using top-down and bottom-up technics, and they are used as delivery carriers in drug delivery, proteins, labels, and genetic material applications. Increasing liposome throughput and reproducibility are essential for industrial-scale production of liposomes in order to consider them as nanomedicines that could be possible using micromixers as well as milli mixers. Micrometer-scale mixers (micromixers) generate nanoprecipitation which is one of the most successful bottom-up approaches and can control properties of liposomes such as their size and size distribution. On the other hand, millimeterscale microchannels (milli mixers) are able to produce liposomes of nanometric scale, by which the production of liposomes at high rates is allowed because of the larger cross-section dimension. Besides, the reducing of toxic residues is another challenge related to the mentioned approach. In this work, different designs for producing fluidic devices are explored using numerical simulation and modern fabrication techniques. Controlling liposomes size, size distribution, and zeta potential (ZP), as well as their toxicity, purity and production rate, is done by characterizing and evaluating synthesized liposomes.

Titre traduit

Conception et fabrication de dispositifs fluidiques pour la production à l'échelle industrielle de nanoparticules à base de lipides et l'encapsulation de biomolécules

Résumé traduit

Les nanoparticules de liposomes sont produites à l'aide de techniques descendantes et ascendantes, et elles sont utilisées comme vecteurs de délivrance dans l'administration de médicaments, des protéines, des étiquettes et des applications de matériel génétique. L'augmentation du débit et de la reproductibilité des liposomes est essentielle pour la production à l'échelle industrielle de liposomes afin de les considérer comme des nanomédicaments qui pourraient être possibles en utilisant des micro-mélangeurs ainsi que des milli mélangeurs. Les mélangeurs à l'échelle micrométrique (micromélangeurs) génèrent une nano précipitation qui est l'une des approches ascendantes les plus réussies et peut contrôler les propriétés des liposomes telles que leur taille et leur distribution de taille. D'autre part, les micro-canaux à l'échelle millimétrique (milli mélangeurs) sont capables de produire des liposomes à l'échelle nanométrique, par lesquels la production de liposomes à des taux élevés est autorisée en raison de la plus grande dimension de la section transversale. En outre, l'élimination des résidus toxiques est un autre défi lié à l'approche mentionnée. Dans ce travail, différentes conceptions de production de dispositifs fluidiques sont explorées à l'aide de la simulation numérique et des techniques de fabrication modernes. Le contrôle de la taille, de la distribution de taille et du potentiel zêta (ZP) des liposomes, ainsi que de leur toxicité, de leur pureté et de leur taux de production, se fait en caractérisant et en évaluant les liposomes synthétisés. Le transport de médicaments vers des emplacements cibles à l'intérieur du corps humain serait possible en contrôlant la taille des liposomes produits. La production de différents vaccins en particulier pour les vaccins Covid-19 par encapsulation d'ARNm est l'une des applications les plus populaires pour les liposomes à taille contrôlée.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in engineering in healthcare technology". Comprend des références bibliographiques (pages 118-121).
Mots-clés libres:	liposomes, micromélangeur, millimélangeur, haut débit de production, nanoparticules à faible toxicité
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Nerguizian, Vahé
Codirecteur:	Codirecteur Stiharu, Ion
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	30 avr. 2025 14:53
Dernière modification:	30 avr. 2025 14:53
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3596

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt