最全的脂质体技术总结（下）

大麦1992

脂质体的粒径控制：常用脂质体挤出器

微量手推型挤出器

微量手推型脂质体挤出器的原理为：

采用密封的玻璃注射器，利用手推力作为动力，使一端针筒内的脂质体样品挤压后强制通过中部的PC滤膜，通过PC滤膜的剪切力减小脂质体的粒径，提高分布，然后回到另一侧的针筒；再次推动另一侧针筒的推杆，进行第二次挤出。多次挤出时重复上述过程即可。若挤出过程需要控温，则可以将设备整体置于热水浴中进行挤出。

此设备的优势：可以挤出非常小的样品量（0~1ml），样品无损耗，且挤出过程全程可见，非常适合于实验室微量样品的挤出要求。缺点：手动挤出，压力未知，且挤出过程一般非常困难，玻璃注射器易损坏。此设备整体价格成本较低，所以非常适合于实验室的探索性实验使用。


罐体式脂质体挤出器

罐体式脂质体挤出器的原理是：

以高压氮气作为动力，将脂质体样品进行挤压，使其通过下部的PC滤膜及其支撑组件，过膜时PC膜产生的剪切力可使脂质体样品的粒径减小，分布提高。

此设备的优势：

• 气体直接压送样品通过PC膜，压力稳定，无脉冲波动，可有效确保所有的脂质体样品都通过了同样挤压力的挤压，均一性好。
• 另一优势是可根据样品的体积来定制相应大小的高压容腔（如10ml，50ml，100ml，200ml，800ml，1000ml等），对应挤出盘组件的规格也有所差别（直径如25mm，47mm，90mm，142mm）。
  
  

缺点：

• 所能提供的挤出压力较低（一般最大1000psi），对于很多处方不太成熟的脂质体品种或载药型的脂质体一般难以挤出，挤出速度非常慢，很多样品无法挤出。
• 另一缺点在于，一般此类市售标准设备容腔自带夹套保温，但挤出盘处无保温夹套，所以挤出过程中会存在一定的低温区域，有时对挤出效果的影响较大。
  
  

此类设备一般用于实验室脂质体样品挤出较多（1ml~1000ml），且尤其适合于处方成熟的空白脂质体样品的挤出。部分也可采取多个并联使用的方式满足中试、生产产能的需求。

气体增压型挤出器

此类脂质体挤出器的原理是：

以氮气或压缩空气作为动力源输入，气缸对输入气源进行增压后，通过活塞将预先装入容腔内的脂质体样品进行挤压，使其通过PC滤膜及其支撑组件，过膜时所产生的剪切力可使得脂质体样品粒径减小，分布提高。

此设备的优势：

• 能提供的挤出压力高（最高可达250bar/3600psi），基本能满足所有类型的脂质体样品挤出压力要求（各类处方成熟/尚未成熟的空白脂质体样品，各类载药型脂质体样品等）；且挤出过程压力恒定，无波动；
• 挤出的速度较快（较罐体脂质体挤出器一般可提升大约10~15倍）；
• 样品容腔及挤出单元均带保温夹套，全挤出过程均为恒温，无温度波动。
  
  

缺点：挤出速度过快，有时会因预设压力过高而导致挤出速度过快，使得挤出效果达不到所需要求。所以此设备在使用时得特别注意需要摸索较为合适的挤出压力和挤出速度。

此设备的通用性相对较大，适合各类品种挤出。但由于原理决定了其单次挤出量不会太大（一般1ml~100ml），所以仅适合实验室使用。


连续型挤出仪

连续型脂质体脂质体挤出仪是由高压泵、挤出盘通过阀门和管件连接而成。

高压泵将样品吸入，并输送至挤出盘，通过高压泵提供高压动力将样品从挤出盘中挤出，以达到粒径脂质体粒径控制的效果。

由于泵是连续运行的，挤出仪的进、出料也是连续同时进行的，所以此类型挤出仪称为连续型脂质体挤出仪。

此类挤出仪的关键点有三个方面：

一、高压泵

高压泵一般有两种类型：高压柱塞泵和高压隔膜泵，两类泵在脂质体的研发、中试及生产项目中均有较多使用。从实验型和中式、生产型来考虑：

• 实验型一般高压泵的流速范围为0~200ml/min，最高压力为250bar，与挤出盘连用时最小样品体积可小至5ml；
• 中式、生产型一般流速最高可到500~1000L/H，最高压力可以达到500bar（高压柱塞泵可到500bar，高压隔膜泵一般最高100bar），此时所需的样品体积量较大，一般样品体积范围推荐在5L~200L之间。
  
  

二、挤出盘

此类挤出仪所配套的挤出盘按直径来分一般建议选用：47mm、90mm和142mm。19mm和25mm由于通量太小，不适宜与高压泵连用。而293mm挤出盘由于样品损耗量较大，且滤膜购买不太便捷，一般情况也较少使用。确定好挤出盘规格后，一般结合挤出工艺要求，如挤出几种不同的膜组？挤出时间要求？残留量要求？综合这三方面的因素即可确定挤出盘的直径、数量和连接方式，再与泵实现较好的连接就完成了主体配置设计或选型。

三、过程控制部件

过程控制部件一般含阀门、管道、仪表（温度仪表和压力仪表）。

• 阀门和管道的合理选用可保证挤出过程连续进行直至完成。中途无需停机换膜等操作。同一膜组不同次数的挤出、不同膜组不同次数的挤出等过程通过切换阀门即可完成操作。
• 温度和压力仪表的选用可监控挤出过程中的各点压力和温度，如有需要也可以与控制系统实现联动，以确保挤出工艺过程中的核心参数的稳定性及实时调节性。
  
  
  

总体来说，过程控制部件为标准配置外的附属配置，可结合工艺要求及清洗、灭菌要求合理选用。

关于脂质体粒径控制的相关交流到此篇已基本介绍完，后续会就生产上如何选择或设计脂质体粒径控制的设备和系统做交流。
脂质体的粒径控制：产业化

产业化系统思路

我们所服务的客户群体绝大部分以做工艺研究的工作者为主，工艺知识熟练，工程知识稍欠缺。而工艺思路和工程思路有着较大的差异。对产业化项目来说，任何一种设备的选择既要有一定的工艺知识积累，也需有一定的工程知识。

可以这么说，产业化对于任何一个设备的选择，即要满足工艺要求（产品能做出来），也要符合工程要求（符合清洗、灭菌及验证要求），所以它不单单是一个设备，而是一套系统。

因此，在进行生产项目的设备设计和选型时，一定要有一个开放的心态，将设备与具体项目结合为一个整体进行考虑，将任何标准设备都视为非标准设备，一切以实际的、具体的、特定的需求为依据。就如同做饭一样，我们需要的是一套能做出健康、味美、好看的菜的好用的装备，而不是仅能实现某些具体功能的锅碗瓢盆类的炊具。这个思路也是我们后面行文的主体思路。

此篇主要从工艺实现角度来介绍脂质体粒径控制模块系统的设计和选择思路。

如前所述，脂质体粒径控制的能用于生产项目的有：剪切、高压均质、微射流、挤出技术及相关设备。

总体来看，剪切应用较少，这里就不做过多的介绍。高压均质和微射流由于其压力高，输出量能大，适于处理原始粒径较大或浓度较高的样品；挤出适于做原始粒径本就较小，旨在提高分布的项目需求中。而脂质体粒径控制需求是两方面的，既要粒径小也要分布好，生产设备从工艺角度的选型依据也在于此。

脂质体项目工艺需求与脂质体粒径控制装备技术的相关重要因素如下表：

产业化脂质体粒径控制装备的需求可描述为：

在一定的时间内，通过某一种或某几种脂质体粒径控制技术或设备组合形成的整体装备，在完善的温度控制条件下完成脂质体粒径控制的效果，使其粒径大小和分布都符合既定要求。
所选用的脂质体粒径控制装备需在规定时间内，稳定输出工艺过程中所需的压力，且能实现良好的控温和保温效果。压力和温度的上下限度值、波动限度、精度均需控制在所需范围之内。选择一套适合自身项目需求的脂质体粒径控制装备一定是工艺需求与装备技术完美融合后的结果。二者的贴合度越高，则所选用的装备就越好用，效果也越好。

因此在方案确定之前，一定要双方耐心的做详细、深入的交流，并对各种风险一起做评估，然后再进行取舍。这样所制定的方案不一定是最完美的方案，但一定是最合适的、最可控、重复性最好的方案。

与欧美较发达国家相比，国内在进行此类项目合作时甲乙双方一般会存在一定的交流不畅。
甲方往往在抛开设备相关具体数据的情况下只提具体工艺要求，需要乙方直接提供完善的方案以确保产品能可重现的顺利做出；而乙方则往往希望仅将设备的相关参数作为验收的标准，不希望介入产品是否能做出的相关标准中。

这中间所存在或暴露出来的风险双方都不愿意承担。正是因为这个问题一直存在，就往往导致很多国内供应的生产设备在后续调试或生产中，有很多地方需要持续不断的进行改进，极大的影响了项目的进度和进展。而这一情况其实只要双方能开诚布公的深入交流往往能得到很大的改善。

当然，这就说得有点远了，但生产项目不同于实验项目，共担风险的交流是一个项目顺利进行的必要前提。继续上面的内容，生产用脂质体粒径控制装备从组合方式来看共有如下五种方式：

• 纯高压均质；
• 纯微射流均质；
• 纯挤出；
• 高压均质+挤出；
• 微射流均质+挤出。
  
  

这五种方式在实际的生产中都已经有实际的案例。


脂质体的粒径控制：产业化之生产用脂质体颗粒控制装备组合方式
背景：生产项目均来自于前期实验，进行生产设备的选型或设计考虑时默认为已具备相关实验基础及数据。

纯高压均质

结合前期实验及中式实验情况，若纯高压均质的方法能达到脂质体粒径控制要求的话，生产上一般也可以直接选用高压均质的方法。从工艺角度看一般只需要注意一下三点即可：

1）设备放大差异性：即前期实验过程中所用的均质压力在生产设备上是否能匹配？如实验用工作压力为1500bar，但大流量的高压均质设备往往比较难提供此压力。但由于生产型的高压均质设备是多活塞设计，高压更稳定，均质效果较实验型的好，所以在适度降低压力的情况下也能满足均质要求。这就需要需方与供应商做详细交流，将此因素影响降至最低。当然，如果实验及中式过程中所需的压力在生产型设备最高压力覆盖范围之内就没有关系了。2）流量选择：生产型设备在选择流量时的依据并不仅仅是设备流量，而一定是以单批次样品体积与均质次数的乘积作为总体积，再结合一个生产周期预留给此环节所需的时间，二者作除法即为所需设备流量。当然，过程中还得考虑中间过程中罐体切换及自循环的时间，此影响作为修正值即可。

即：所需均质设备流量min=（样品体积*均质次数）/ （计划工作时间+修正时间）；

3）温度控制：实验及中式过程中，样品容器与设备往往近距离连接，管路很短，过程中的温度损耗小，也比较容易控制。而生产过程中这个是必须考虑的一个因素，即尽量将样品流路的所有环节做好保温或控温处理，对有温度波动的风险点做好相应的控制设计。


纯微射流

此种方法在生产设备的选型时与“一”基本一致，差别主要在于样品特性更适宜用哪种设备。

若前期实验与中式过程用微射流均质才能达到要求，则建议生产时继续沿用，其选型时所考虑的三个因素点同上所述，这里就不赘述了。

纯挤出

纯挤出的方式在脂质体产业化粒径控制上应用较多，主要有两种类型：一是一种膜组多个挤出盘同时挤出，二是多种膜组多个挤出盘挤出。

结合前期实验情况，可先对相关工艺数据进行整理，确定好生产用挤出系统选型所必需的参数，主要是：a.挤出压力；b.挤出膜组；c.每种膜组挤出的次数；d.挤出温度；再结合每个生产周期分配给挤出过程的时间，确定好最后一个因素：e.挤出时间。具体设计和选型思路顺序为：1）泵类型确定：根据挤出压力的大小选择适合的泵类型，若使用压力在100bar以内，建议采用卫生级高压隔膜泵；若使用压力在100bar以上，则建议选用高压柱塞泵。2）挤出盘组数确定：若只用一种挤出膜组，则挤出盘的组数即为“1”；若用n种不同挤出膜组，则挤出盘的组数为“n”。当然，每组挤出盘的数量一般不止1个，可为2个，3个，4个或更多。有些情况下，可多配套一组挤出盘作为备用组。3）挤出盘直径：生产规模脂质体一般选用直径为142mm或293mm的挤出盘作为挤出单元，除特殊情况一般推荐142mm直径。4）挤出盘数量：如2）中方法确定好挤出盘组数后，需确认每组内挤出盘个数。此时需先将不同挤出盘组的功能做细分，如：预挤出，挤出，除菌过滤前挤出等，然后将总的挤出过程所需时间按细分功能的要求进行分配，即总时间t分为：t1，t2，t3….等，与泵速结合后即可确定每组挤出单元内挤出盘的数量。5）温度控制：生产型脂质体挤出系统一般挤出盘数量较多，管路也相对较多，所以温度损耗和波动也较大，所以在具体选型设计时要充分考虑系统中可能的温度损耗和波动点，并对其进行有效的控制以确保能充分满足脂质体挤出的功能要求，确保能做出合格的产品。当然，这个设计或选型过程不是单方面能完成的，需要购方提供相关的工艺数据，供方结合已有相关设备设计数据和案例经验数据后提供初步设计方案，后由双方详细交流后即可确定最终挤出方案；


高压均质+挤出

此种方式中高压均质机一般有两种可能的使用功能：一是用作脂质体的均质，用于减小粒径；二是均质机仅作为挤出的动力泵，而不执行减小粒径的功能。

对于第一种情况时，可结合方式“一”进行均质机的选型，然后结合方式“三”的说明进行挤出单元的设计和选型，二者结合即为整体方案；对于第二种情况时，可直接参考方式“三”即可。


微射流均质+挤出

此种方式一般微射流均质机一般作为脂质体粒径控制的主要设备，挤出仅作为辅助，用于提升脂质体的粒径分布。

具体选型时先结合方式“一”相关说明进行微射流均质机的选型，然后结合方式“三”进行挤出单元的选型和设计，二者结合即为具体配置方案。

结语

以上五种方式基本涵盖了所有的脂质体生产项目中粒径控制所选用的方法。在具体运用时，往往需要供需双方共同交流后方能确定最适合的配置方案。

xqliu

学习了，谢谢提供分享。