在制備脂質體時,微流控技術(Microfluidics)和脂質體擠出器(Extruder)代表了兩種不同維度的技術路線。簡單來說,擠出器更像是一個“物理模具”,通過機械擠壓強行把顆粒變小;而微流控則像是一個“化學畫師”,通過精準的流體混合在分子層面控制顆粒的形成。
這兩者在原理、優勢和應用場景上有顯著的區別。以下我為你詳細拆解它們的核心差異與各自的優勢:
· 脂質體擠出器(Top-Down,自上而下):
它的工作原理類似于“擠牙膏”。首先你需要通過薄膜分散法或其他方法制備出粒徑較大、分布較寬的粗脂質體(通常是多層囊泡MLV)。然后,在略高于磷脂相變溫度的條件下,利用高壓(手動、氮氣或泵)將這些大顆粒強行通過特定孔徑的聚碳酸酯膜(Nuclepore膜)。
· 過程: 大顆粒在膜孔處受到剪切力破裂,然后迅速重新聚合成更小的、單層的脂質體。
· 關鍵點: 它是對已成型的脂質體進行“整粒”和“減小尺寸”。
· 微流控技術(Bottom-Up,自下而上):
它的工作原理是“自組裝”。通常將脂質溶解在乙醇(有機相)中,將藥物或水溶液溶解在緩沖液(水相)中。通過微泵將兩相溶液引入微米級的通道中。
· 過程: 在微通道內,兩相流體發生劇烈的納米級混合(Nano-mixing),溶劑環境的瞬間改變導致脂質分子自發組裝成納米顆粒。
· 關鍵點: 它是從無到有控制脂質體的成核與生長。
脂質體擠出器 (Extruder) | 微流控技術 (Microfluidics) | |
核心優勢 | 粒徑控制簡單,只需更換濾膜孔徑即可獲得特定粒徑。 | 高度均一,單分散性好(PDI通常<0.2),批次重現性高。 |
包封率 | 對于已存在的藥物,包封率提升有限,主要用于物理減小粒徑。 | 包封率高,尤其適合蛋白質、mRNA等敏感大分子,混合瞬間即可包裹。 |
操作與放大 | 操作簡單,適合實驗室小試;大規模生產需多聯設備串聯。 | 易于放大(通過增加通道數量或運行時間),適合連續化、自動化生產。 |
適用場景 | 傳統化學藥脂質體、外泌體擠出、疫苗佐劑制備。 | 核酸藥物(mRNA疫苗、siRNA)、基因編輯、GAODUAN靶向制劑。 |
局限性 | 處理高濃度或大體積樣品較慢,濾膜易堵塞,剪切力可能破壞敏感藥物。 | 設備初期投入較高,對流體控制參數(流速比、總流速)要求精準。 |
如果你關注的是GAO端生物藥(如mRNA疫苗、基因治療藥物)或對批次一致性要求JI高,微流控是目前的首XUAN:
· 精準的納米級混合: 它能精確控制有機相和水相的混合速度與比例(流速比FRR和總流速TFR)。這種毫秒級的混合速度決定了脂質體形成的熱力學和動力學過程,從而能精準調控粒徑(從幾十納米到幾百納米可調)。
·ji gao的重現性:由于是電腦程序控制流速,消除了人為操作的誤差。你在實驗室做的第YI批和第100批產品,粒徑和包封率幾乎WAN QUAN一致,這對于臨床申報至關重要。
· 適合敏感藥物: 傳統的擠壓可能會產生高溫或強剪切力破壞蛋白質結構,而微流控的混合過程相對溫和,且能瞬間完成,保護了生物大分子的活性。
雖然微流控很先jin,但擠出器在很多場景下依然不可替代:
· 物理整粒的“鐵律”: 無論你用什么方法(包括微流控)制備脂質體,如果最終粒徑分布不夠窄,或者需要制備特定孔徑(如用于透皮吸收的極小粒徑),最后往往都需要通過擠出器過一遍特定孔徑的膜,以確保粒徑分布集中。
· 去除大顆粒與無菌過濾: 擠出器配備的核打孔聚碳酸酯膜(Nuclepore)具有孔徑精度和垂直孔道,能有效去除溶液中的大顆粒沉淀,甚至可以直接進行除菌過濾。
· 成本與靈活性: 手動擠出器成本低廉,不需要復雜的流體控制系統,非常適合初期的探索性實驗。
· 如果你做的是傳統化療藥(如阿霉素、紫杉醇)的脂質體: 傳統的薄膜分散法結合擠出器依然是性價比高、工藝成熟的選擇。
· 如果你做的是mRNA疫苗、siRNA藥物或需要批次一致性: 微流控技術是目前的黃金標準,它能從源頭上控制顆粒的質量。
· 實踐: 在很多的工藝中,兩者其實是結合使用的。例如,先用微流控技術制備初乳,獲得高均一性的納米顆粒,然后再根據需要通過擠出器進行最后的粒徑校準和除菌過濾。
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