核酸脂質(zhì)納米??破铡獪\談儀器參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響
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在前幾期的內(nèi)容當(dāng)中,我們分別介紹了實(shí)驗(yàn)前后相對(duì)重要的背景知識(shí)。本期終于輪到了整個(gè)實(shí)驗(yàn)中較為重要的步驟——合成。合成會(huì)涉及到相應(yīng)的儀器,即納米藥物制備系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡單、制備快速,深受廣大用戶的喜愛。同時(shí),也得益于相對(duì)較少的參數(shù),使得客戶能夠在培訓(xùn)短短幾個(gè)小時(shí)后,就可以上手進(jìn)行熟練操作。下面將對(duì)較為重要的參數(shù)如流速比、總流速等對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行介紹。需要注意的是結(jié)論以以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為依據(jù),不一定具有普遍性,在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中仍可能得到與結(jié)論不同的結(jié)果。
流速比:通常水相比例越高,粒徑越小
合成納米粒子的原料通常根據(jù)溶劑的種類分為有機(jī)相和水相。通常而言,水相比例越高,意味著同時(shí)流經(jīng)的有機(jī)相更少,因而能夠形成納米粒子的“原料”——脂質(zhì)——的數(shù)量就越少,因而圍成球狀后的體積也相應(yīng)更小。但在不斷增加水相比例后,有機(jī)相含量變化變得不那么劇烈,因而對(duì)粒徑的影響也逐漸減弱。
圖1:常規(guī)脂質(zhì)體(liposome)在使用納米藥物制備系統(tǒng)時(shí),通過調(diào)整流速比得到的不同粒徑結(jié)果[1]。
總流速:通常流速越高,粒徑越小,但不可無限制縮小
相對(duì)于總流速,上文提到的流速比的影響相對(duì)明顯且直接,在摸索條件的過程中會(huì)先被定下來。之后如果想要調(diào)整粒徑,可部分依靠總流速的調(diào)節(jié)。在納米藥物制備系統(tǒng)的芯片中,用于合成反應(yīng)的流道長度是固定的,越高的流速意味著更為短暫的反應(yīng)時(shí)間,兩相形成層流進(jìn)行成分交換、反應(yīng)的時(shí)間也更為短暫,可以理解為用于包裹的脂質(zhì)數(shù)量更少,導(dǎo)致粒徑更小。之所以稱為“部分依靠”,是因?yàn)樵偕俚闹|(zhì),都有自組裝的趨勢(shì),最終都需要形成穩(wěn)定的球狀結(jié)構(gòu),形成穩(wěn)態(tài),因而對(duì)于固定的配方,在流速較小的時(shí)候提升流速,粒徑變化相對(duì)明顯,而流速越快,則粒徑變化越不明顯。
圖2:常規(guī)脂質(zhì)體(liposome)在使用納米藥物制備系統(tǒng)時(shí),通過調(diào)整總流速得到的不同粒徑結(jié)果[1]。
前后廢液:過多則浪費(fèi)原料,過少則影響粒徑,需不斷摸索
前后廢液的形成,是因?yàn)榧{米藥物制備系統(tǒng)在運(yùn)行初期,會(huì)有一段加速過程;運(yùn)行終止前則又有一段減速過程。在速度變化期間,液體的流動(dòng)速度不穩(wěn)定,導(dǎo)致粒徑持續(xù)變化,影響最終結(jié)果。為了保證最終成品的粒徑均一,就需要剔除這兩段液體。更大的廢液體積固然能夠保證粒徑均一,卻也使得原料浪費(fèi)的比例更大。因而對(duì)于一個(gè)首次合成的配方,我們建議根據(jù)儀器說明書來設(shè)置。在說明書建議體積下合成后對(duì)廢液也進(jìn)行粒徑測(cè)定,如粒徑也相對(duì)均一,則可以在下次實(shí)驗(yàn)中酌情減少廢液,提升成品比例。
圖3:納米藥物制備系統(tǒng)中的廢液設(shè)置
參考資料:
[1] Andrew B., Anitha T., Mina O., et al.[R]Liposomes size tuning with formulation parameters, 2017
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核酸脂質(zhì)納米??破铡瑸V管規(guī)格
核酸脂質(zhì)納米粒(LNP)科普 —— 組成成分及作用
核酸脂質(zhì)納米??破铡妆扔?jì)算
通過微流控技術(shù)高效、可放大的制備核酸脂質(zhì)納米粒
mRNA-LNP的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的?
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- 核酸脂質(zhì)納米??破铡獪\談儀器參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響
在前幾期的內(nèi)容當(dāng)中,我們分別介紹了實(shí)驗(yàn)前后相對(duì)重要的背景知識(shí)。本期終于輪到了整個(gè)實(shí)驗(yàn)中較為重要的步驟——合成。合成會(huì)涉及到相應(yīng)的儀器,即納米藥物制備系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡單、制備快速,深受廣大用戶的喜愛。同時(shí),也得益于相對(duì)較少的參數(shù),使得客戶能夠在培訓(xùn)短短幾個(gè)小時(shí)后,就可以上手進(jìn)行熟練操作。下面將對(duì)較為重要的參數(shù)如流速比、總流速等對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行介紹。需要注意的是結(jié)論以以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為依據(jù),不一定具有普遍性,在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中仍可能得到與結(jié)論不同的結(jié)果。
流速比:通常水相比例越高,粒徑越小
合成納米粒子的原料通常根據(jù)溶劑的種類分為有機(jī)相和水相。通常而言,水相比例越高,意味著同時(shí)流經(jīng)的有機(jī)相更少,因而能夠形成納米粒子的“原料”——脂質(zhì)——的數(shù)量就越少,因而圍成球狀后的體積也相應(yīng)更小。但在不斷增加水相比例后,有機(jī)相含量變化變得不那么劇烈,因而對(duì)粒徑的影響也逐漸減弱。
圖1:常規(guī)脂質(zhì)體(liposome)在使用納米藥物制備系統(tǒng)時(shí),通過調(diào)整流速比得到的不同粒徑結(jié)果[1]。
總流速:通常流速越高,粒徑越小,但不可無限制縮小
相對(duì)于總流速,上文提到的流速比的影響相對(duì)明顯且直接,在摸索條件的過程中會(huì)先被定下來。之后如果想要調(diào)整粒徑,可部分依靠總流速的調(diào)節(jié)。在納米藥物制備系統(tǒng)的芯片中,用于合成反應(yīng)的流道長度是固定的,越高的流速意味著更為短暫的反應(yīng)時(shí)間,兩相形成層流進(jìn)行成分交換、反應(yīng)的時(shí)間也更為短暫,可以理解為用于包裹的脂質(zhì)數(shù)量更少,導(dǎo)致粒徑更小。之所以稱為“部分依靠”,是因?yàn)樵偕俚闹|(zhì),都有自組裝的趨勢(shì),最終都需要形成穩(wěn)定的球狀結(jié)構(gòu),形成穩(wěn)態(tài),因而對(duì)于固定的配方,在流速較小的時(shí)候提升流速,粒徑變化相對(duì)明顯,而流速越快,則粒徑變化越不明顯。
圖2:常規(guī)脂質(zhì)體(liposome)在使用納米藥物制備系統(tǒng)時(shí),通過調(diào)整總流速得到的不同粒徑結(jié)果[1]。
前后廢液:過多則浪費(fèi)原料,過少則影響粒徑,需不斷摸索
前后廢液的形成,是因?yàn)榧{米藥物制備系統(tǒng)在運(yùn)行初期,會(huì)有一段加速過程;運(yùn)行終止前則又有一段減速過程。在速度變化期間,液體的流動(dòng)速度不穩(wěn)定,導(dǎo)致粒徑持續(xù)變化,影響最終結(jié)果。為了保證最終成品的粒徑均一,就需要剔除這兩段液體。更大的廢液體積固然能夠保證粒徑均一,卻也使得原料浪費(fèi)的比例更大。因而對(duì)于一個(gè)首次合成的配方,我們建議根據(jù)儀器說明書來設(shè)置。在說明書建議體積下合成后對(duì)廢液也進(jìn)行粒徑測(cè)定,如粒徑也相對(duì)均一,則可以在下次實(shí)驗(yàn)中酌情減少廢液,提升成品比例。
圖3:納米藥物制備系統(tǒng)中的廢液設(shè)置
參考資料:
[1] Andrew B., Anitha T., Mina O., et al.[R]Liposomes size tuning with formulation parameters, 2017
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核酸脂質(zhì)納米粒科普——超濾管規(guī)格
核酸脂質(zhì)納米粒(LNP)科普 —— 組成成分及作用
核酸脂質(zhì)納米??破铡妆扔?jì)算
通過微流控技術(shù)高效、可放大的制備核酸脂質(zhì)納米粒
mRNA-LNP的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的?
- 核酸脂質(zhì)納米??破铡筇幚?/a>
在我們使用微流控或其他方法合成核酸脂質(zhì)納米粒后,成品溶液常常因有機(jī)溶劑的存在而不穩(wěn)定。以常見的微流控水相、有機(jī)相合成比3:1為例,有機(jī)相溶劑常使用無水乙醇,在混合后仍然有高達(dá)25%的含量。高濃度的乙醇將逐漸破壞溶液中的納米粒子,使其粒徑逐漸增大。有的甚至能在短短數(shù)小時(shí)內(nèi)由50 nm增長到200 nm,嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和方案評(píng)估,所以合理、及時(shí)的后處理尤為重要。通常而言,后處理等同于除溶劑,但一般也會(huì)對(duì)溶液中的納米粒子進(jìn)行粒徑測(cè)定。 粒徑測(cè)定通常使用動(dòng)態(tài)光散射粒度儀,需要注意的是,不同品牌的粒度儀對(duì)于同一個(gè)樣品的檢測(cè)結(jié)果會(huì)有些許差別。另外,在檢測(cè)過程中,需要注意待測(cè)液體的濃度和溫度對(duì)結(jié)果造成的影響:一般而言,濃度過高的液體因散射光被大量粒子阻擋,所測(cè)出的粒徑偏差較大;而溫度決定了粒子布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,溶液溫度沒有平衡前也會(huì)影響粒徑的檢測(cè)結(jié)果。 除溶劑則通常采用超濾或透析。超濾為主動(dòng)式,速度快;透析為被動(dòng)式,速度慢。有些科研工作者可能會(huì)擔(dān)心超濾的方式過于猛烈,導(dǎo)致納米粒子的破壞。對(duì)于這一點(diǎn)其實(shí)沒有必要過于擔(dān)心,一方面在超濾的過程中,并不會(huì)完全將溶劑去除——通常在剩1 – 2 mL時(shí)就停止離心;另一方面超濾相對(duì)于透析更快,雖有極少量的納米粒子破壞,卻避免了有機(jī)溶劑長期留存帶來的影響,兩害取其輕,超濾仍舊是除溶劑的有效辦法。
超濾管
測(cè)粒徑和除溶劑的具體步驟如下:
1. 完成納米粒子的合成后(假定成品1 mL),立刻用去鈣去鎂的D-PBS進(jìn)行40倍稀釋,體積為40 mL。稀釋后取0.5 – 1 mL左右進(jìn)行粒徑測(cè)定,剩余39 – 39.5 mL執(zhí)行剩余步驟以除溶劑。2. 將剩余溶液倒入超濾管中,室溫(20℃)下以2000×g的速度離心5 – 30 min,離心時(shí)間依超濾管孔徑大小而有所區(qū)別,第一次嘗試時(shí)可以密切關(guān)注超濾管中的液體,以剩余1 – 2 mL為停止信號(hào)。3. 取出超濾管,將下方液體倒出,在超濾管上方繼續(xù)添加剩余溶液(如果步驟2沒有完全倒入超濾管中的話),并用移液槍吸取管中液體沖洗濾膜數(shù)次,按步驟2的參數(shù)再次超濾。4. 重復(fù)步驟2 – 3,直至溶液全部濃縮至1 mL左右。用移液槍吸取管中液體沖洗濾膜數(shù)次后將液體全部吸出轉(zhuǎn)移并在生物安全柜中過0.2 μm濾膜除菌(如不進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)則無需除菌)后,即為最終品。得到最終品后,就可根據(jù)使用者的實(shí)際需求稀釋成相應(yīng)濃度,并進(jìn)行動(dòng)物或細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。
隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展,納米藥物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,尤其在疫苗的研發(fā)、基因治療,腫瘤靶向等方面顯現(xiàn)了不可替代的優(yōu)勢(shì)。锘海生物為科研工作者和企業(yè)提供全面的納米藥物制備、生產(chǎn)及檢測(cè)服務(wù),囊括了納米藥物研發(fā)過程中,從處方篩選到制劑表征的全線過程。為客戶簡化流程,節(jié)約時(shí)間成本,同時(shí)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析與技術(shù)支持服務(wù)。
納米藥物制備系統(tǒng)
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核酸脂質(zhì)納米粒(LNP)科普 —— 組成成分及作用
核酸脂質(zhì)納米??破铡妆扔?jì)算
通過微流控技術(shù)高效、可放大的制備核酸脂質(zhì)納米粒
mRNA-LNP的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的?
大小、結(jié)構(gòu)不同的mRNA-LNP,細(xì)胞內(nèi)的蛋白表達(dá)會(huì)不同嗎?—— 粒徑大小篇
mRNA體內(nèi)遞送載體有哪些?
NanoAssemblr制備的LNP實(shí)現(xiàn)對(duì)CRISPR-Cas9的高效遞送
- 核酸脂質(zhì)納米??破铡瑸V管規(guī)格
在上一期的核酸脂質(zhì)納米粒主題文章中,我們列舉了后處理的步驟及細(xì)節(jié),其中一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容——超濾除溶劑——使用的就是市面上較為常見的超濾管。但看似相同的超濾管實(shí)際上有多種規(guī)格,通常以相對(duì)分子質(zhì)量(Dal或kD)來標(biāo)示,如10 kD、50 kD、100 kD等。數(shù)字越大,代表了濾膜的孔徑越大,截留下來的物質(zhì)分子量也相應(yīng)更大。
在我們銷售微流控儀器時(shí),就經(jīng)常會(huì)接到客戶的提問:究竟多少規(guī)格的超濾管適合自己制作的核酸脂質(zhì)納米粒呢?同時(shí),我們也發(fā)現(xiàn),盡管有些客戶包裹的是相似長度的核酸,使用的超濾管規(guī)格卻完全不同。因此在這篇文章中,我們將通過計(jì)算來確定使用的超濾管規(guī)格。
一般而言,為了保證我們需要的物質(zhì)能夠幾乎完全被截留,選用的規(guī)格大小在目標(biāo)物質(zhì)的分子量的1/3甚至1/4較為合適(這是在蛋白組學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值,也可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)整)。規(guī)格過大會(huì)導(dǎo)致大部分目標(biāo)產(chǎn)物流失;規(guī)格過小則會(huì)導(dǎo)致超濾時(shí)間急劇增大,這對(duì)于在有機(jī)溶劑中不穩(wěn)定的核酸脂質(zhì)納米粒而言是致命的。
確定了規(guī)格大小和目標(biāo)物質(zhì)分子量之間的比例后,下一步需要確定目標(biāo)物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。在這里,首先需要明確相對(duì)分子質(zhì)量(Mr)單位Dal與物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(M)單位g/mol之間的關(guān)系。相對(duì)分子質(zhì)量是該分子的質(zhì)量與“一個(gè)12C原子質(zhì)量的1/12”的比值;摩爾質(zhì)量則是單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量——看似非常繞,但實(shí)際上兩者的數(shù)值是相等的。例如膽固醇的摩爾質(zhì)量為386.65 g/mol,而一個(gè)膽固醇分子的相對(duì)分子質(zhì)量也為386.65 Dal,其中不同就是摩爾質(zhì)量是一個(gè)宏觀整體的概念,而相對(duì)分子質(zhì)量則需要確定對(duì)象的具體情況,對(duì)于核酸而言就是要確認(rèn)組成核酸的堿基數(shù)量。在氮磷比計(jì)算一文中,我們提到堿基的平均摩爾質(zhì)量為330 g/mol,所以一個(gè)堿基的相對(duì)分子質(zhì)量為330 Dal。
假設(shè)我們的mRNA具有n個(gè)堿基,則其相對(duì)分子質(zhì)量為330n Dal,如果我們希望這個(gè)值為超濾管規(guī)格的3倍,則意味著超濾管的規(guī)格不得大于110n Dal,由此我們就可以得到下方一個(gè)簡單的表格。由此我們可以看到,其關(guān)系直接明了。在實(shí)際使用過程中,超濾管通常不會(huì)超過100 kD,因此,只要我們的核酸堿基超過909個(gè),便可以使用100 kD的超濾管。當(dāng)然,為了保險(xiǎn)起見,也可以使用50 kD超濾管。需要注意的是,以上均以mRNA為例。如果為短鏈siRNA,通常在一個(gè)納米粒中會(huì)有多個(gè)的siRNA鏈,因而在計(jì)算的時(shí)候要乘以相對(duì)應(yīng)的數(shù)量。
隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展,納米藥物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,尤其在疫苗的研發(fā)、基因治療,腫瘤靶向等方面顯現(xiàn)了不可替代的優(yōu)勢(shì)。锘海生物為科研工作者和企業(yè)提供全面的納米藥物制備、生產(chǎn)及檢測(cè)服務(wù),囊括了納米藥物研發(fā)過程中,從處方篩選到制劑表征的全線過程。為客戶簡化流程,節(jié)約時(shí)間成本,同時(shí)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析與技術(shù)支持服務(wù)。
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- 核酸脂質(zhì)納米??破铡猂NA-LNP包封率測(cè)定
自新冠mRNA疫苗成功上市以來,脂質(zhì)納米粒(Lipid nanoparticle,LNP)已成為mRNA、siRNA、pDNA等核酸的優(yōu)先遞送載體,廣泛用于mRNA疫苗及治愈。微流控技術(shù)是目前制備核酸脂質(zhì)納米粒常用的技術(shù),包封率則是評(píng)價(jià)其制備效果的重要指標(biāo)之一,下面就為大家介紹使用RiboGreen測(cè)定RNA-LNP包封率的方法。
1 RiboGreen檢測(cè)RNA-LNP包封率的原理
1.1RNA-LNP包封率(Encapsulationefficiency,EE):包裹在脂質(zhì)納米粒內(nèi)部的RNA占RNA-LNP溶液中全部RNA的比例。
1.2 RiboGreen檢測(cè)RNA原理:RiboGreen是一種用于定量檢測(cè)溶液中RNA含量的超敏感熒光核酸染料,當(dāng)RiboGreen熒光染料處于溶液狀態(tài)時(shí),幾乎沒有熒光活性,與RNA結(jié)合時(shí),其熒光活性將增加1000倍。RiboGreen-RNA復(fù)合物的熒光激發(fā)波長約500nm,發(fā)射波長約525nm,通過酶標(biāo)儀,建立已知濃度RNA的標(biāo)準(zhǔn)曲線,即可得到樣品RNA濃度。
1.3 RiboGreen檢測(cè)包封率原理:分別測(cè)定LNP-RNA溶液中游離RNA濃度,以及用Triton-100破壞LNP結(jié)構(gòu)后,溶液中全部的RNA濃度,兩者的差值就是包封在LNP內(nèi)部的RNA濃度。通過以下公式即可計(jì)算得到包封率結(jié)果。
圖1核酸脂質(zhì)納米顆粒的示意圖
2操作要點(diǎn)
2.1制備Buffer
1X TE Buffer:使用試劑盒中20X TE Buffer稀釋。
2% Triton-TE buffer:使用Triton-100與1X TE buffer以體積比1:50配制。
2.2添加RNA-LNP樣品至全黑96孔板
根據(jù)制備時(shí)RNA的量,可以大致計(jì)算需要稀釋的倍數(shù)。例如,已知 mRNA的原始質(zhì)量或濃度,使用銘汰MicroFlow S進(jìn)行RNA-LNP合成,根據(jù)稀釋、超濾等處理后的最終體積,即可估算大致總RNA濃度。同時(shí),假設(shè)90%的包封率,即可估算游離RNA濃度。然后根據(jù)標(biāo)曲的濃度計(jì)算需要稀釋的大致倍數(shù)。
這樣我們就可以使用1X TE buffer將RNA-LNP稀釋適合倍數(shù)以檢測(cè)LNP外游離RNA濃度,使用2% Triton-TE buffer將RNA-LNP稀釋適合倍數(shù)以檢測(cè)總RNA濃度,建議每項(xiàng)檢測(cè)至少兩個(gè)不同稀釋倍數(shù)。
然后,分別移取100 μL稀釋后的樣本,添加到全黑96孔板。
2.3標(biāo)樣添加
一般直接使用試劑盒中100 μg/mL的RNA標(biāo)樣,也可以使用與待測(cè)樣本類似的RNA標(biāo)樣來建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。可以先用1X TE buffer將原始標(biāo)樣稀釋到工作濃度4 μg/mL,然后參考表1的體積比,配制為一定濃度梯度的標(biāo)樣。分別移取各濃度的標(biāo)樣100 μL,添加到全黑96孔板中。
注:*最終RNA濃度考慮了步驟2.4添加RiboGreen染料后的濃度
當(dāng)RNA-LNP樣品及特定濃度的標(biāo)樣添加到96孔板后,需要在37℃下避光孵育10 min,以使RNA-LNP在Triton buffer中充分裂解。
2.4 RiboGreen染料添加
把試劑盒中RiboGreen試劑,使用1X TE Buffer按照1:100的比例稀釋,例如需要2000 μL RiboGreen染料,可將20 μL的RiboGreen試劑添加到1980 μL的1X TE Buffer中。然后各取100 μL加入到已經(jīng)加有樣品的96孔板中,37℃下避光孵育5min。
圖2 樣品添加
2.5酶標(biāo)儀檢測(cè)
打開酶標(biāo)儀,選擇熒光模式,激發(fā)光485nm,發(fā)射光528nm,讀數(shù),記錄數(shù)據(jù)。
2.6數(shù)據(jù)處理及分析
將每個(gè)樣本測(cè)得的熒光值減去空白熒光值,即可得到實(shí)際熒光值。根據(jù)標(biāo)樣的熒光值和濃度梯度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到回歸方程。把樣品熒光值代入回歸方程,乘以稀釋倍數(shù),即可得到樣本的RNA濃度。根據(jù)1.3中包封率公式計(jì)算得到包封率結(jié)果。
圖3 標(biāo)準(zhǔn)曲線
3 小結(jié)
準(zhǔn)確的包封率測(cè)定對(duì)于評(píng)價(jià)RNA-LNP的包封效果至關(guān)重要,影響著后續(xù)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的開展。RNA-LNP包封率測(cè)定一般使用商業(yè)化的試劑盒,雖然操作環(huán)節(jié)較多,但只要細(xì)心規(guī)范,操作起來也并不難,相信大家可以得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
納米藥物制備系統(tǒng)
應(yīng)用范圍:
- 【ALP-TS-23008A】脂質(zhì)納米粒制備及表征解決方案
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脂質(zhì)納米粒簡介
脂質(zhì)納米粒(Lipid Nanoparticle,LNP)是一種粒徑介于 10-1000 nm 的新型藥物遞送載體,由多種有機(jī)材料、無機(jī)材料、金屬 - 有機(jī)框架或這些材料組合而成,可作為化學(xué)與生物制劑之間傳遞的媒介,脂質(zhì)納米粒包裹藥物可顯著提高藥物的穩(wěn)定性與生物利用度。[1]目前脂質(zhì)納米粒廣泛應(yīng)用于mRNA疫苗遞送、腫瘤治 療、抗 炎和抗感染藥物載體、治 療神經(jīng)退行性疾病、抗瘧等領(lǐng)域。
脂質(zhì)脂質(zhì)納米??煞譃楣腆w脂質(zhì)脂質(zhì)納米粒(Solid Lipid Nanoparticles,SLN)和納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(Nanostructured Lipid Carriers,NLC)。固體脂質(zhì)脂質(zhì)納米粒(SLN)主要是由固體脂質(zhì)、表面活性劑、有效成分和水制備的膠體顆粒,具有生物相容性好、有機(jī)溶劑使用少、體內(nèi)穩(wěn)定性高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但在儲(chǔ)藏過程中仍存在載藥量低、易凝膠化和藥物泄漏等問題;為此,研發(fā)人員嘗試在固體脂質(zhì)壁材中加入一定量的液體油脂,打亂了原來單純固體脂質(zhì)壁材的有序的晶體結(jié)構(gòu),負(fù)載活性成分的量得到了提高,也使得晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,不易發(fā)生泄露等現(xiàn)象。[2-3]
圖1 LNP的結(jié)構(gòu)[3]
脂質(zhì)納米粒靶向性研究是藥物遞送熱點(diǎn)研究方向之一,考慮到納米藥物自身性質(zhì)的影響,可通過對(duì)其自身物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控,如粒徑、表面電荷、表面修飾物等,以此來增加脂質(zhì)納米粒藥物的滲透作用。目前還開發(fā)了各種粒徑可調(diào)控的納米遞藥系統(tǒng),Li 等[4,5]構(gòu)建了一種酸刺激響應(yīng)型脂質(zhì)納米粒,可以在低 pH 條件下將其粒徑從 100 nm 縮減到5 nm。脂質(zhì)納米粒的初始尺寸有利于長時(shí)間的血液循環(huán),當(dāng)?shù)竭_(dá)腫瘤部位后,酸性環(huán)境刺激脂質(zhì)納米粒發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,粒徑縮小,有助于脂質(zhì)納米粒外滲和組織滲透。除 pH 響應(yīng)外,腫瘤組織處特異的酶環(huán)境、腫瘤細(xì)胞內(nèi)的還原環(huán)境和光、熱、磁等外部刺激都可以用于調(diào)控納米藥物的粒徑和表面電荷。[5]
除平均粒徑外,脂質(zhì)納米粒的尾端大顆粒和過小顆粒也會(huì)影響納米藥物的效果,尾端大顆粒容易造成脂質(zhì)納米粒聚集,影響藥物的穩(wěn)定性和安全性,小顆粒(<5nm)會(huì)被直接臟快速地過濾清除,影響藥物的有效性。過濾可有效減少脂質(zhì)納米粒藥物中的大顆粒和雜質(zhì),提高脂質(zhì)納米粒藥物的穩(wěn)定性。
Alpharmaca
奧法美嘉平臺(tái)提供整套的脂質(zhì)納米粒均一性和穩(wěn)定性的解決方案,可用于快速評(píng)估、優(yōu)化脂質(zhì)納米粒的配方和工藝:高壓微射流均質(zhì)機(jī)、微流控技術(shù)對(duì)脂質(zhì)納米粒進(jìn)行均質(zhì)乳化分散處理、Nicomp粒度分析儀分析平均粒徑、AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器分析大粒子濃度,Lum穩(wěn)定性分析儀快速分析脂質(zhì)納米粒藥物穩(wěn)定性,Entegris-ANOW濾芯過濾雜質(zhì)及大顆粒。
脂質(zhì)納米粒的制備技術(shù)
傳統(tǒng)的脂質(zhì)納米粒制備技術(shù),包括乙醇注入法、薄膜分散法、逆向蒸發(fā)法、凍融法等,存在粒徑分布廣和批間重復(fù)性大等問題,對(duì)藥物開發(fā)的臨床試驗(yàn)和生產(chǎn)具有很大的影響。為了解決傳統(tǒng)制備方法的弊端,微流控混合技術(shù)、高壓微射流技術(shù)、高壓均質(zhì)等新型制備技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
高壓微射流制備方法:制備水相、油相,經(jīng)過混合、剪切步驟形成初乳,初乳經(jīng)微射流均質(zhì)機(jī)均質(zhì),而后除 菌過濾得到脂質(zhì)納米粒。
微流控混合技術(shù)制備方法:制備水相、油相,將水相油相經(jīng)過微流控均質(zhì)乳化后,除 菌過濾得到脂質(zhì)納米粒。
無論是通過何種方法制備脂質(zhì)納米粒藥物,后續(xù)都需要對(duì)其平均粒徑、尾端大顆粒、穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)來篩選配方,PSS的Nicomp粒度分析儀可用于測(cè)試平均粒徑、AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器可用于測(cè)試大顆粒濃度、Lum穩(wěn)定性分析儀可用于快速篩選在不同工藝制備下脂質(zhì)納米粒藥物的穩(wěn)定性。
圖2 高壓微射流法制備脂質(zhì)納米粒
圖3 微流控混合技術(shù)法制備脂質(zhì)納米粒
脂質(zhì)納米粒的粒徑控制
脂質(zhì)納米粒的粒徑與其靶向性和有效性緊密相關(guān),粒徑小且分布窄是脂質(zhì)納米粒藥物的理想粒徑。微流控技術(shù)通過微米通道控制流體的流動(dòng)和混合,具有良好的單分散性、可控性及重現(xiàn)性,可改善脂質(zhì)納米粒的均一性和藥物包封效率,并實(shí)現(xiàn)高通量生產(chǎn),已成功應(yīng)用于Covid-19 mRNA 疫苗的制備[6]。高壓微射流均質(zhì)技術(shù)使物料在高壓作用下以高速度流經(jīng)腔體,經(jīng)過剪切、碰撞、空穴效應(yīng)等物理作用降低脂質(zhì)納米粒的平均粒徑,可對(duì)脂質(zhì)納米粒初乳進(jìn)一步均質(zhì)分散。
高壓微射流均質(zhì)機(jī)
PSI-20高壓微射流均質(zhì)機(jī)(小試兼中試型)采用固定結(jié)構(gòu)的均質(zhì)腔,通過電液傳動(dòng)的增壓器使物料在高壓作用下以極大的速度流經(jīng)交互容腔的微管通道,物料流在此過程中受到高剪切力、高碰撞力、空穴效應(yīng)等物理作用,使得平均粒徑降低、體系均一穩(wěn)定,由此獲得理想的均質(zhì)、分散、去團(tuán)聚的結(jié)果。
圖4 PSI高壓微射流均質(zhì)機(jī)
最 高2069 bar的均質(zhì)壓力,最 高處理量20L/h(PSI-20)
采用特殊設(shè)計(jì)Y型腔,去除尾端大顆粒效果佳,物料的混合更均一,處理效率高。
屏顯界面,數(shù)據(jù)可溯源:支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出設(shè)定壓力及實(shí)時(shí)壓力、監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度、實(shí)時(shí)流量、時(shí)間等。
配置K型熱電偶:可用于實(shí)施監(jiān)測(cè)料液溫度。
低噪音:運(yùn)行音量低于70分貝,工作環(huán)境友好型。
NanoSpirit 系列微流控藥物制劑遞送平臺(tái)
微流控制備系統(tǒng)通過制造泵和高壓輸送泵與微流控芯片連接。A相和B相可以按一定比例以恒定速度混合和乳化。在微流控芯片中,設(shè)計(jì)不同的流道結(jié)構(gòu),控制不同的速度,使樣品在微流控芯片中湍流、層流或霧化,可以滿足預(yù)乳化或再乳化的要求。還可以將制備好的樣品通過高壓泵輸送到高壓微流控芯片中,通過沖擊力和剪切力控制粒徑,達(dá)到達(dá)到所需的包封率、粒徑、粒徑分布均一性等要求。
圖5 NanoSpirit 系列
高精度流量控制(<5‰)。
可提供多項(xiàng)可調(diào)參數(shù)( 反應(yīng)量、流速等)。
多型號(hào)微流芯片通用,適合多種載體類型。
注射器規(guī)格:0.25,1,2.5,5,10 ml。
自動(dòng)充液、反應(yīng)、前后排廢、清洗等工能
平均粒徑與Zeta電位檢測(cè)
脂質(zhì)納米粒徑不同使藥物富集在不同部位可現(xiàn)不同治 療 效果。應(yīng)用于腫瘤治 療領(lǐng)域的脂質(zhì)納米粒,由于腫瘤組織處血管豐富,血管壁間隙較寬且結(jié)構(gòu)完整性差,具有適宜尺寸的脂質(zhì)納米粒(60-200 nm)可通過 EPR 效應(yīng)在腫瘤處積聚,實(shí)現(xiàn)納米藥物的被動(dòng)靶向。
脂質(zhì)納米粒電性一般呈中性或輕微負(fù)電性,在血液循環(huán)中,高正電性的脂質(zhì)納米粒會(huì)吸附蛋白質(zhì),被迅速清除,進(jìn)而影響脂質(zhì)納米粒的藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布。相比之下,中性脂質(zhì)納米粒以及帶有輕微負(fù)電荷的脂質(zhì)納米粒則顯示出延長的半衰期。Zeta電位是衡量藥物穩(wěn)定性指標(biāo)之一,Zeta電位的絕 對(duì)值越高,體系越穩(wěn)定。
Nicomp納米激光粒度儀系列
Nicomp系列納米激光粒度儀采用動(dòng)態(tài)光散射原理檢測(cè)分析樣品的粒度分布,基于多普勒電泳光散射原理檢測(cè)ZETA電位。
圖6 Nicomp 3000系列
粒徑檢測(cè)范圍0.3nm-10μm,ZETA電位檢測(cè)范圍為+/-500mV
搭載Nicomp多峰算法,可以實(shí)時(shí)切換成多峰分布觀察各部分的粒徑。
高分辨率的納米檢測(cè),Nicomp納米激光粒度儀對(duì)于小于10nm的粒子仍然顯示較好的分辨率和準(zhǔn)確度。
圖7 高斯粒徑分布圖 圖8 多峰粒徑分布圖
顆粒分布檢測(cè)
尾端大顆粒的存在會(huì)影響藥物本身的穩(wěn)定性,由于表面積增大,使得體系形成熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,容易發(fā)生脂質(zhì)納米粒聚集以降低體系自由能現(xiàn)象。尾端大顆粒的存在還會(huì)對(duì)身體機(jī)能造成影響,較大的顆粒(> 200 nm)容易積聚在肝臟和脾 臟中,影響藥物安全性;粒徑極?。? 5 nm)的顆粒則會(huì)被腎臟快速地過濾清除,影響藥物的有效性。
AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器系列
AccuSizer系列在檢測(cè)液體中顆粒數(shù)量的同時(shí)精確檢測(cè)顆粒的粒度及粒度分布,通過搭配不同傳感器、進(jìn)樣器,適配不同的樣本的測(cè)試需求,能快速而準(zhǔn)確地測(cè)量顆粒粒徑以及顆粒數(shù)量/濃度。
圖9 AccuSizer系列
檢測(cè)范圍為0.5μm-400μm(可將下限拓展至0.15μm)。
0.01μm的超高分辨率,AccuSizer系列具有1024個(gè)數(shù)據(jù)通道,能反映復(fù)雜樣品的細(xì)微差異,為研發(fā)及品控保駕護(hù)航。
靈敏度高達(dá)10PPT級(jí)別,即使只有微量的顆粒通過傳感器,也可以精 準(zhǔn)檢測(cè)出來。
可出具法規(guī)報(bào)告
LumiSpoc單粒子顆粒計(jì)數(shù)器
LumiSpoc采用單粒子光散射技術(shù)(SPLS),通過在光學(xué)流通池中進(jìn)行流體動(dòng)力聚焦,將單個(gè)粒子排列成一條直線。通過調(diào)整流動(dòng)條件來調(diào)整樣品濃度,從而避免濃度峰值的影響。當(dāng)單個(gè)納米或者微米顆粒經(jīng)過特殊光束截面的激光束時(shí),記錄其正向和側(cè)向散射的光強(qiáng)。根據(jù)米氏理論,將分類強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為粒度分布密度。通過軟件分析顯示計(jì)數(shù)分布、顆粒濃度。在行業(yè)內(nèi)已有使用Lumispoc用于顆粒濃度的監(jiān)測(cè)成功案例。
圖10 LumiSpoc單粒子顆粒計(jì)數(shù)器
顆粒粒徑檢測(cè)范圍:50 nm ~ 8 μm(取決于樣品)
顆粒濃度檢測(cè)范圍:1 × 106 ml-1 ~ 1 × 109 ml-1
進(jìn)樣體積:250 μl
穩(wěn)定性分析檢測(cè)
穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)藥物制劑質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,也是確定藥物制劑使用期限的主要依據(jù)。藥物制劑若發(fā)生分解、變質(zhì),可導(dǎo)致藥效降低,甚至產(chǎn)生或增加毒副作用,危及患者的身體健康和生命安全,Zeta電位、尾端大顆粒濃度都是衡量藥物穩(wěn)定性的指標(biāo)之一。除此之外,還可以使用穩(wěn)定性分析儀測(cè)量樣品的分離、沉降、懸浮或澄清、浮離、聚集、凝聚或產(chǎn)品存放期以及粒徑分布。
LUM穩(wěn)定性分析儀
Lum穩(wěn)定性分析儀可以直接測(cè)量整個(gè)樣品的分散體的穩(wěn)定性,檢測(cè)和區(qū)分各種不穩(wěn)定現(xiàn)象,如上浮、絮凝、聚集、聚結(jié)、沉降等,通過測(cè)量結(jié)果可用來開發(fā)新的配方和優(yōu)化現(xiàn)有的配方及工藝。
圖11 LUM穩(wěn)定性分析儀
快速、直接測(cè)試穩(wěn)定性,無需稀釋,溫度范圍寬廣
可同時(shí)測(cè)8個(gè)樣品,測(cè)量及辨別不同的不穩(wěn)定現(xiàn)象及不穩(wěn)定性指數(shù)
加速離心,最高等效2300倍重力加速度
過濾
經(jīng)高壓微射流均質(zhì)機(jī)或微流控技術(shù)處理的脂質(zhì)納米粒,還需進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^濾工藝,用于去除脂質(zhì)納米粒藥物中的尾端大顆粒和雜質(zhì),提高藥物的穩(wěn)定性和安全性。濾膜的材質(zhì)和型號(hào)將影響脂質(zhì)納米粒藥物的過濾效率和效果,綜合考慮膜與納米藥物配方的兼容性、成本、效率等多方面因素選擇合適的濾膜。
Entegris濾芯
Entegris-Anow是一家高分子微孔膜過濾企業(yè),專業(yè)從事MCE、Nylon、PES、PVDF、PTFE等(膜孔徑為0.03μm~10μm)微孔膜的研發(fā)及生產(chǎn),具有二十多年服務(wù)與醫(yī)藥客戶經(jīng)驗(yàn),并為全 球生物制藥、醫(yī)療器械、食品飲料、實(shí)驗(yàn)室分析、微電子及工業(yè)等領(lǐng)域的客戶提供過濾、分離和凈化解決方案。
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