Lipid-Nanopartikel (LNPs) sind inzwischen aus der modernen Wirkstoffforschung kaum noch wegzudenken. Als vielseitige Delivery-Systeme können sie empfindliche Nukleinsäuren wie mRNA, siRNA oder Plasmid-DNA schützen und ihren Transport in Zellen ermöglichen [1]. Möglich wird das durch das Zusammenspiel verschiedener Lipidkomponenten: Ionisierbare Lipide, Sterole, Glycerophospholipide und PEGylierte Lipide übernehmen jeweils unterschiedliche Funktionen und bestimmen maßgeblich die Eigenschaften der fertigen LNPs. Wie LNPs aufgebaut sind und welche Rolle die einzelnen Lipidkomponenten spielen, haben wir im ersten Teil unserer LNP-Serie genauer erklärt.
Doch die richtige Zusammensetzung ist nur ein Teil der Gleichung. Auch die Herstellung und Aufbereitung der LNPs haben großen Einfluss auf deren Eigenschaften und Performance. Wie also wird aus einzelnen Lipiden ein funktionierendes Nanopartikel? Und welche Möglichkeiten gibt es, wenn Sie LNPs nicht von Grund auf selbst formulieren möchten? Im zweiten Teil unserer LNP-Serie zeigen wir, wie LNPs im Labor hergestellt und aufbereitet werden können und welche Lösungen Cayman Chemical für unterschiedliche Anforderungen in der LNP-Forschung bietet.
1) So wird die Verpackung hergestellt: LNP-Formulierung
2) Für Zeitsparer: Mit LipidLaunch™ Research Tools Workflows beschleunigen
LNPs lassen sich im Labormaßstab mit einfachen Verfahren herstellen (Abb. 1). Vor Beginn der Herstellung sollte sichergestellt werden, dass alle Materialien, Reagenzien und Arbeitsumgebungen RNase-frei sind, um das Risiko eines RNA-Abbaus zu reduzieren. Für die LNP-Formulierung wird eine ethanolische Lipidmischung mit einer sauren wässrigen Lösung vermischt, die das Nukleinsäure-Cargo enthält (Abb. 1). Für den Mischvorgang stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Besonders mikrofluidische Systeme und mikrofluidische Chips ermöglichen eine schnelle und kontrollierte Vermischung der beiden Phasen und damit eine reproduzierbare Herstellung von LNPs. Alternativ sind auch Verfahren wie die Ethanol-Injektion oder manuelles Mischen möglich. Je nach Prozessführung können diese Methoden jedoch zu einer breiteren Partikelgrößenverteilung und einer geringeren Reproduzierbarkeit führen [1; 2].
An den Mischschritt schließt sich die Aufbereitung der LNPs an, um überschüssige Komponenten zu entfernen und die gewünschten physikalisch-chemischen Eigenschaften der Partikel einzustellen (Abb. 1). Je nach Verfahren können dabei unterschiedliche Aufreinigungsschritte zum Einsatz kommen. Eine Extrusion kann beispielsweise dazu beitragen, die Partikelgröße und -verteilung zu vereinheitlichen. Durch Dialyse oder andere Pufferwechselverfahren lassen sich Ethanol entfernen und der pH-Wert der Formulierung auf die gewünschten Bedingungen einstellen. Nicht verkapseltes Nukleinsäure-Cargo und weitere freie Komponenten können beispielsweise durch geeignete Filtrations- oder chromatografische Verfahren entfernt werden. Eine abschließende Sterilfiltration über einen 0,22-µm-Filter kann zur Entfernung mikrobieller Kontaminationen vor der Lagerung eingesetzt werden [1; 2; 3].
Sie möchten sich die aufwändige LNP-Formulierung sparen? Dann bieten die LipidLaunch™ Research Tools von Cayman Chemical eine passende Lösung. Für einen schnellen Einstieg stehen vorgefertigte LNPs zur Verfügung, die mRNA für ein Reporterprotein (z.B. GFP) enthalten. Sie eignen sich für Pilot- und Proof-of-Concept-Experimente, beispielsweise um die Eignung verschiedener Zielzellen zu untersuchen und erste geeignete Kulturbedingungen für LNP-basierte Anwendungen zu ermitteln.
Sie möchten hingegen Ihre eigene Nukleinsäure als Cargo einsetzen und gezielt erste Erkenntnisse zu Ihrem Target gewinnen? Dann sind die beladbaren LNPs eine geeignete Option. Sie ermöglichen es, LNPs mit dem gewünschten Cargo zu beladen und diese anschließend für Transfektionsexperimente einzusetzen. Die zelluläre Aufnahme Ihrer LNP-Präparation lässt sich mithilfe fluoreszierender Tracer sichtbar machen. Dafür stehen die LNP Uptake Kits zur Verfügung. Und wenn Sie Ihre eigenen LNPs herstellen möchten, bieten die LNP Exploration Kits einen unkomplizierten Einstieg. Sie ermöglichen die Herstellung von LNPs mit flexiblen Protokollen und gängigen Laborgeräten [4].
| LipidLaunch™ Research Tool | Produktnummer | Art des Produktes |
| LipidLaunch™ SM-102 LNP (GFP) | Cay39320 | Vorgefertigte LNPs |
| LipidLaunch™ MC3 LNP (Luciferase) | Cay40108 | Vorgefertigte LNPs |
| LipidLaunch™ SM-102 LNP Kit (Loadable) | Cay702620-1 | Beladbare LNPs |
| LipidLaunch™ BODIPY SM-102 LNP Kit (Loadable) | Cay702760-1 | Beladbare LNPs |
| LipidLaunch™ LNP-0315 Exploration Kit | Cay35426-1 | Exploration Kit |
| LipidLaunch™ LNP-102 Uptake Kit (Green Fluorescence) | Cay38218-1 | Uptake Kit |
Lipid-Nanopartikel setzen neue Maßstäbe in der Medizin: Als vielseitige Wirkstofftransportsysteme ermöglichen sie den Schutz und den effizienten Transport empfindlicher oder schwer löslicher Moleküle. Dabei vereinen sie verschiedene funktionelle Eigenschaften und haben nicht nur die Entwicklung der COVID-19-Impfstoffe maßgeblich vorangetrieben, sondern werden auch für zahlreiche weitere pharmazeutische Anwendungen intensiv erforscht. Unser Partner Cayman Chemical unterstützt Sie bei der LNP-Forschung mit einem umfassenden Portfolio: von einzelnen Lipiden für die individuelle Formulierung über vorgefertigte bis hin zu beladbaren LNPs und praktischen LNP-Kits. So finden Sie passende Lösungen für unterschiedliche Anforderungen und Forschungsansätze.
Neugierig geworden? Stöbern Sie durch das gesamte Portfolio von Cayman Chemical oder erfahren Sie mehr zum Thema LNPs in unserem Blog!
[1] Mendes, B.B., Conniot, J., Avital, A. et al. Nanodelivery of nucleic acids. Nat Rev Methods Primers 2, 24 (2022).
[3] Hou, X., Zaks, T., Langer, R. et al. Lipid nanoparticles for mRNA delivery. Nat Rev Mater 6, 1078–1094 (2021).
[4] https://www.caymanchem.com/lipid-nanoparticles, 14.08.2026
Preview-Bild: https://www.caymanchem.com/lipid-nanoparticles