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脂質體納米粒（LNP）的微流控制備方法及系統組成
閱讀：6457 發布時間：2022-6-15
1.什么是脂質體
脂質體（Liposome）是一種具有靶向給藥功能的新型藥物制劑，是利用磷脂雙分子膜形成的囊泡包裹藥物分子形成的制劑，兼具親水和疏水特性。脂質納米粒（Lipid Nanoparticle，LNP）是使用脂質形成納米微粒的一種。脂質體是目前藥物輸送系統中研究極為廣泛的納米藥物載體，脂質體具有類生物膜結構，可包封水溶性和脂溶性藥物。。具有選擇性高、無毒性、無免疫原性、適于生物體內降解等特點。脂質體作為藥物載體，具有高度的靶向性、能有效保護被包裹藥物并可控釋緩釋藥物、顯著提高藥物治療指數、降低藥物的不良反應。
脂質體給藥系統在降低藥物毒性、增加藥物在靶點聚集和提高藥物療效等方面有非常重要的作用。目前研究人員已設計出膜上載有或不載靶識別分子的靶向脂質體，包括抗腫瘤藥、抗寄生蟲藥、抗真菌藥、激素、多肽、酶類藥物及用于疫苗、基因治療和免疫診斷的藥物。許多脂質體藥物已獲批并應用于醫療實踐，已經上市的納米藥物已經有50種，包括多種納米制劑，脂質納米粒是其中最多的。脂質納米粒是多組分脂質系統，通常包含磷脂、可電離脂質、膽固醇和聚乙二醇化脂質。脂質納米粒能夠將治療藥物封裝并遞送到體內特定位置并在特定時間釋放其內容物，因此為各種藥物提供了寶貴的特異性遞送渠道。通常使用脂質納米粒直接包裹化學藥物，但在基因治療領域，使用脂質納米粒包裹核酸，如mRNA、siRNA、pDNA等，稱為核酸脂質納米粒。
2. 采用微流控制備脂質體納米粒的優勢
脂質體納米粒LNP的傳統制備方法包括沉淀法，乳化法，溶劑蒸發及超聲波處理等方法，但是傳統制備方法存在粒徑分布廣和批間重復性差的問題，對藥物開發的臨床試驗和生產具有很大影響。而微流控技術是作為制備納米脂質體的因為就具有以下優勢而引起人們的極大關注
采用微流控制備脂質體納米粒的優勢包括：
Ø 縮短混合時間
Ø 提高均一性
Ø 單分散性高（PDI低于0.2）
Ø 高通量和連續生產
Ø 納米顆粒生產的集成和自動化
Ø 通過精確的流速控制，可實現多種粒徑的單分散納米顆粒
Ø 多次制備的重復性好
Ø 使用同一套流量控制系統合成小體積（μL）和大體積（L）的脂質體納米粒
3、影響脂質體納米粒合成的因素
大部分納米脂質體應用都用于抗癌藥物，mRNA，siRNA等包封。納米顆粒的大小決定包封分子數量，并影響LNP 與細胞組織的相互作用及釋放動力學，粒徑的微小差異都可以引起藥物遞送效率的極大不同。此外，粒徑大小分布也會引起包封和釋放效率的不同，因此精確控制納米脂質體顆粒的大小和具有低的粒徑分布是及其重要，微流控技術可以精確控制流體的大小和兩相的比例，從而精確控制粒徑的大小和分布。
合成脂質體納米粒非常重要部分是實現有機相和水相的快速混合，混合的效率和均一性越好，獲得脂質體納米粒的大小和分布越精確。
目前常采用兩種類型的微流控芯片進行納米脂質體的合成，一種是魚骨形芯片，一種是流動聚焦型芯片，這兩種芯片可以實現有機相和水相的控制和快速混合，乙醇相的快速稀釋可獲得小粒徑的LNP。
納米脂質體顆粒的大小不僅取決于所用芯片，而且受脂質體溶液組成（類型，分子量大小，濃度等）和水溶液組成（pH，鹽濃度，表面活性劑）以及兩相流速比（FRR）及總流速（TFR）的影響。
FRR( flow rate ratio)是指水相流速和有機相流速的比，是制備LNP 重要的參數，依據經驗較高的流速比會合成較小的納米脂質體，尤其采用流動聚焦芯片時，FRR影響更大，而使用人字形芯片是，FRR 影響較小。
TFR（total flow rate）是指水相和有機相和流速之合，當使用流動聚焦芯片是，TFR 影響較小，而使用魚骨形芯片時，提高TFR會降低混合時間，從而使得LNP顆粒變小。
有機相中脂類的組成及脂類的濃度也是覺得脂質體顆粒大小的重要因素，一般情況下，高的脂類濃度會合成較小的LNP。其他影響因素還包括pH值，溫度，緩沖液組成等。
4、脂質體納米粒合成系統組成
脂質體納米粒合成系統需要流量控制系統和微流控芯片，具體包括2通道的OB1 壓力驅動的流量控制器，2個流量傳感器，2個儲液管以及微流控芯片。采用魚骨形微流控芯片和流動聚焦微流控芯片的具體連接如下圖：
此脂質體納米粒合成系統的原理是，連接至壓力源的壓力控制器提供一個穩定的壓力數值，通過管線為密封儲液管施加固定的壓力，從而將儲液管中的液體穩定的輸出，并經過流量傳感器，流量傳感器測定流量并反饋給壓力控制器，從而達到精確流量控制的目的，隨后流體被穩定、精確的輸送到微流控芯片中，具體參數可通過電腦上的軟件進行控制設定。2通道的壓力控制器分別控制含脂質的乙醇相和水相溶液，兩相溶液可以分別調節流速，經過流量傳感器和阻尼器后在微流控芯片中混合，從而合成納米脂質體，具體可以通過調節乙醇相及水相的流速，流速比及總流速，獲得固定粒徑大小的納米脂質體
與注射泵相比，此系統中的壓力驅動控制器具有壓力穩定性好，流量精確度高，無脈動，穩定時間短，相應速度快等優點，是微流控系統中性能*佳的流量控制器，是制備納米脂質體顆粒的理想泵。
此微流控系統是專為研究者設計的脂質體納米粒合成系統，即便沒有微流控和納米脂質體合成經驗的研究者可以輕松合成納米脂質體。依據簡單直觀的操作指南可以精確控制納米脂質體合成的參數，以100ul/min-30ml/min流速連續合成脂質體，可獲得60-250nm高分散性的納米顆粒。此系統可以根據客戶需求合成脂質體和固體脂質體粒以及其他類型的納米顆粒。