微流体技术能够加强对脂质/脂质体物理特性的生产控制,尤其是在尺寸、窄间分布等方面。
脂质体优势包括:
· 提高药物治疗疗效
· 无毒和非免疫原性
· 生物相容性和完全生物降解
· 提高封装的稳定性
· 亲水性和疏水性药物的递送
脂质双层由两亲分子(磷脂)组成。这些分子通常由两个疏水性脂肪酸“尾部”和一个亲水性磷酸盐“头部”组成。
脂质体颗粒的两亲结构能够封装亲水性和疏水性药物和营养物质。磷脂形成不溶性“气泡”,保护活性药物成分 (API) 免受消化系统恶劣环境的影响,允许通过肠壁吸收。从这里开始,颗粒通过血流被吸引到细胞损伤部位,磷脂被剥离以供身体用来构建新细胞。此时,在运输过程中保持不变的 API 被释放以治疗受影响的区域。这使得脂质体成为一种非常有吸引力的生物系统,被广泛用作药物递送载体。
脂质体大小会影响脂质体内容物的释放方式和时间。大小也会影响脂质体在全身的吸收和运输特性。
微流体提供了一种在微通道几何结构内操纵液体、气体、液滴、细胞和颗粒的工具。乳液、颗粒、泡沫、凝胶、溶胶、悬浮液和溶液可以通过混合水性、有机、无机或氟化液体和气体的组合来产生。
利用微流体的特性来生产高度受控的脂质和脂质体。该方法依赖于具有交叉流几何形状的微流体装置的使用。通常,酒精溶液中的脂质流被迫在装置的内部通道中流动。脂质流被水相(蒸馏水或水性缓冲液)的两个横向(或同轴)流交叉并包裹。以这种方式,含脂质的流被流体动力学聚集成窄片。在这个过程中,酒精扩散到水相中,反之亦然,通过一种称为“自组装”的机制触发脂质体的形成。
采用交错人字形微混合器的 LNP-siRNA 配制过程示意图
纳米载药系统主要包括纳米脂质体、脂质纳米粒、纳米胶束、纳米微乳、纳米囊和纳米晶药物等。脂质体于1961年被发现,作为一种药物输送平台已经存在了数十年,该平台已经获得了不同程度的应用和普及。凭借脂质体的生物相容性和易于理解的化学性质,它们封装了多种API(活性药物成分),使脂质体通过了许多潜在产品的筛选过程。最近,API有效载荷已从小分子扩展到包括mRNA和其他基因编辑工具。与病毒或细胞膜破坏技术相比,脂质体的承载能力可进行更大/更复杂的编辑。但是,脂质体的生产复杂性,“壳”变质,粒径变化和分布使它们成为生产的噩梦,而这通常是一门艺术而非一门科学。传统上,在对过程进行任何更改时,甚至是与设施搬迁一样简单的过程,其开发时间延长,启动挑战以及强制性的BE(生物等效性)研究都体现了这一点。基于脂质体的产品的优点是脂质体以非常有针对性的方式递送API的能力。磷脂/脂质体“归巢”外部的靶向精度可以很容易地设计和广泛的应用。不管挑战如何,脂质体在生物仿制药和新产品中的使用都重新流行,特别是在肿瘤学领域。
脂质体是通过将原始脂质(通常)溶解在乙醇中并对其进行物理作用以产生介于50 nm和100 nm之间的脂质体颗粒而产生的。大小范围取决于产品在体内的目标器官和所需的物理生物学。该方法始终从稳定的水,溶剂和溶解脂质乳液开始。
脂质体是由脂质双分子层构成的封闭囊泡结构传统的脂质体制备技术 (如乙醇/乙醚注入法、逆向蒸发法、pH 梯度法、薄膜分散法、超声分散法和冷冻干燥法等) 过程较繁琐, 制得的脂质体单分散性、稳定性较差。与传统制备工艺过程相比, 微流控技术可以通过对流体进行精细控制并快速得到结构粒径均一性良好的脂质纳米粒 (lipid nanoparticles, LNPs)。
采用宏观流体相互作用原理进行制备,其制备工艺过程较繁琐且存在批次间结构差异,所得纳米粒的粒径分布不均一、分散性和重复性较差,对于化学药和基因药物的包载效率较低。造成此现象的主要原因在于纳米粒的形成过程涉及分子尺度的组装,而人为操作宏观液体混合很难达到精准控制。利用微流控技术对流体流速和流量的精确控制可以使不同时机引入的液体成分充分混合且高度均一有序,制备得到的纳米粒在粒子结构均一性、批次间可重复性和药物包载率等方面均表现出明显的优势。