當(dāng)兩性分子如磷脂和鞘脂分散于水相時(shí)，分子的疏水尾部傾向于聚集在一起，避開水相，而親水頭部暴露在水相，形成具有雙分子層結(jié)構(gòu)的封閉囊泡，稱為脂質(zhì)體。脂質(zhì)體與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和成分高度相似，具有良好的生物相容性并且生物可降解，可以包載多種類型的藥物，具有長效靶向性，是一種很好的藥物傳遞工具。從1965年脂質(zhì)體的概念提出至今，已經(jīng)發(fā)展出多種脂質(zhì)體制備方法。脂質(zhì)體的制備流程圖見圖1，薄膜分散法、溶劑注入法、逆向蒸發(fā)法、微流控技術(shù)制備得到的是粒徑比較大的粗脂質(zhì)體，在除去有機(jī)溶劑后，還需要通過高壓均質(zhì)/薄膜擠出進(jìn)行整粒及超濾進(jìn)行純化，才得到粒徑均一、滿足使用安全要求的脂質(zhì)體。脂質(zhì)體的平均粒徑和粒度分布是脂質(zhì)體藥品關(guān)鍵質(zhì)量屬性，顯著影響其體內(nèi)行為。溶解磷脂可能需要用到毒性比較大的有機(jī)溶劑，溶劑殘留需要符合ICH相關(guān)規(guī)定，除去可能存在困難。擠出和超濾是影響粒徑和溶劑殘留的關(guān)鍵工藝，也是達(dá)到控制的最后一步工藝。

圖1  脂質(zhì)體制備流程圖（無載藥過程）

擠出技術(shù)

擠出技術(shù)利用脂質(zhì)體磷脂雙分子層的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，在略高于磷脂相變溫度的條件下，通過一定的外部擠壓動(dòng)力，使脂質(zhì)體通過特定孔徑的聚碳酸酯膜，大粒徑或者多室脂質(zhì)體被膜孔的剪切破裂后迅速重新聚合成更小粒徑的脂質(zhì)體。由于聚碳酸酯膜的孔徑固定（如50nm，100nm，200nm，400nm等），且脂質(zhì)體用聚碳酸酯膜具有孔徑垂直于膜表面且分布均勻的屬性，多次經(jīng)過特定孔徑的聚碳酸酯膜擠壓剪切后，可以獲得粒徑接近聚碳酸酯膜孔徑且分布集中的單室脂質(zhì)體。

圖2 . 脂質(zhì)體擠出過程示意圖 (黃色為脂質(zhì)體，灰色為濾膜)

擠出濾膜

脂質(zhì)體擠出對(duì)濾膜的要求比較高，需要膜孔分布均勻、孔徑基本保持一致，且孔徑垂直更有利于納米級(jí)脂質(zhì)體的擠出制備。核打孔的聚碳酸酯膜（圖3）可以滿足上述要求。需要注意的是一般用于除菌的微孔濾膜膜孔分布和大小是很不均勻的，孔道是彎彎曲曲的，使用時(shí)注意區(qū)分。在選擇擠出濾膜的孔徑時(shí)，需先測定擠出前脂質(zhì)體樣品的粒徑，并與最終所需達(dá)到的目標(biāo)粒徑相結(jié)合進(jìn)行考慮，然后選擇合適的濾膜孔徑。比如原始樣品粒徑是400nm，目標(biāo)粒徑是100nm，可以先嘗試用200nm擠出。如果擠出困難，換成400nm擠出，之后再依次用200nm，100nm，80nm擠出。

擠出溫度和擠出壓力

在不損壞脂質(zhì)體粒子結(jié)構(gòu)的前提下，可以盡量提高擠出壓力，擠出速度快，效果也好。擠出溫度需要在磷脂相變溫度附近，范圍不能過高或過低；并且樣品所經(jīng)過或接觸的擠出設(shè)備相關(guān)部位要實(shí)現(xiàn)恒溫控制，不能有太大的溫度差異。這樣的擠出效果才會(huì)有保證。另外，擠出工藝除了影響粒度和粒度分布以外，由于需要升溫，考慮可能影響活性物質(zhì)和脂質(zhì)的穩(wěn)定性。對(duì)于原始粒徑比較大的粗脂質(zhì)體，可以先用高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)初步減小粒徑，再通過脂質(zhì)體擠出器進(jìn)行過濾擠出，這樣不容易堵塞聚碳酸酯膜，提高擠出效率，又可以獲得粒徑分布均勻且集中的脂質(zhì)體。

圖3 . 核打孔聚碳酸酯膜示意圖

超濾技術(shù)

在得到粒徑及粒度分布符合要求的脂質(zhì)體之后，需進(jìn)行純化步驟。純化可以對(duì)脂質(zhì)體進(jìn)行濃縮，并把脂質(zhì)體的外水相置換成滿足臨床使用的緩沖液或其他溶液。這個(gè)過程也進(jìn)一步除去了外水相可能殘留的有機(jī)溶劑。常用的超濾設(shè)備是平板膜包和中空纖維柱，他們都屬于切向流過濾。本文主要從切向流過濾的原理介紹超濾的影響因素。

過濾的方式主要有兩種：常規(guī)過濾和切向流過濾，示意圖見圖4。常規(guī)過濾（又稱死端過濾），原料液在一定推動(dòng)力下向膜外進(jìn)行過濾，原料液流動(dòng)方向垂直于濾膜方向。在過濾過程中，膜上表面不斷有顆粒被截留下來，使得過濾阻力增大，過濾速度減小。為了減小過濾阻力需要對(duì)濾膜進(jìn)行反沖洗。此種過濾方式不適用于長期運(yùn)行的大型過濾設(shè)備，工業(yè)界應(yīng)用很少。切向流過濾（又稱錯(cuò)流過濾），原料液從一端進(jìn)入膜包內(nèi)，部分原料液從膜包另一端流出，原料液流動(dòng)方向平行于濾膜方向，原料液的流動(dòng)可以對(duì)濾膜表面進(jìn)行沖掃，減少大顆粒在濾膜表面的積累，提高過濾效率。同時(shí)切向流可以循環(huán)過濾，可將濾液或截留液作為目標(biāo)產(chǎn)品收集。

圖4 常規(guī)過濾和切向流過濾示意圖

切向流過濾前要選擇合適的濾膜孔徑和材質(zhì)。一般來說，在相同條件下，孔徑越大，過濾通量越高，效率越高?？梢赃x擇的膜材質(zhì)有聚砜、聚醚砜、再生纖維素等，根據(jù)原料液的粒徑、濾膜吸附情況等選擇合適濾膜孔徑和材質(zhì)。膜材質(zhì)和孔徑

切向流速

切向流速很大程度上取決于所選用的不同膜包和流道的類型。在膜包操作和維護(hù)手冊中，提供了膜包和不同流道類型推薦的切向流速?？偟膩碚f，在跨膜壓不變的情況下，提高切向流量可以增加切向流對(duì)濾膜表面的“清洗”作用，緩解濃差極化，從而使透過液的流量提高。但是，過高的切向流量也會(huì)使產(chǎn)品所受到的剪切力增加，從而可能導(dǎo)影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以需要根據(jù)具體的應(yīng)用來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)從而得到流速和產(chǎn)品回收兩全的方法。

跨膜壓（TMP）

壓差是進(jìn)口端壓力與出口端壓力的差值，跨膜壓（TMP）是指濾膜上下游的平均壓力差（TMP = (PF + PR ) / 2-Pp）。通過控制進(jìn)口端壓力和回流壓力，可以控制跨膜壓和壓差。理論來說，純水過濾的話，跨膜壓越高，過濾速度越快，但是實(shí)際上，處理料液過程，跨膜壓會(huì)有一拐點(diǎn)，再提高濾速也不會(huì)加快。所以，我們需要在保證流體有沖刷力的前提下，提高跨膜壓找到這一合適的點(diǎn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保效率最高。

圖5 跨膜壓（TMP）主要參數(shù)介紹

脂質(zhì)體中試基地

國內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)行脂質(zhì)體研究的科研院所和初創(chuàng)公司有很多，也有很多已經(jīng)取得了不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，想要繼續(xù)進(jìn)行中試放大研究甚至是大生產(chǎn)，但是不具備脂質(zhì)體中試設(shè)備，或者設(shè)備購買安裝周期很長，占用大量資金和時(shí)間?；诳蒲性核统鮿?chuàng)企業(yè)資源有限和時(shí)間緊迫的問題，北京大學(xué)生命科學(xué)華東產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合輔必成及艾偉拓共同打造了“微納米注射劑中試基地”，旨在給高校、研究所、科研創(chuàng)新企業(yè)等提供投資低、效率高的中試轉(zhuǎn)化平臺(tái)。

微納米注射劑中試基地致力于高端復(fù)雜制劑（脂肪乳、脂質(zhì)體、LNP）的中試工藝研究和技術(shù)培訓(xùn)；配備有實(shí)驗(yàn)室研究型及中試生產(chǎn)型復(fù)雜制劑設(shè)備以及相關(guān)分析檢測儀器，為藥企提供專業(yè)研發(fā)及中試平臺(tái)；可滿足當(dāng)前復(fù)雜注射劑中的主流劑型，包括脂肪乳、微乳劑、脂質(zhì)體、LNP等的小試工藝開發(fā)、中試工藝優(yōu)化、非臨床樣品的制備等。同時(shí)提供脂質(zhì)體制備關(guān)鍵工藝——擠出和超濾的培訓(xùn)課程，助力脂質(zhì)體研究人員技能提升。

歡迎各位蒞臨參觀、指導(dǎo)和業(yè)務(wù)洽談?；氐刂罚航K省啟東市世紀(jì)大道2099號(hào)。 

圖7 脂質(zhì)體中試車間

參考資料：

郭淑音，一種小型切向流過濾器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證及切向流過濾器縮?。糯罄碚?/span>

Whatman聚碳酸酯膜在脂質(zhì)體擠出工藝中的應(yīng)用

公眾號(hào)納米均質(zhì)那點(diǎn)事——脂質(zhì)體擠出器簡介

【艾分享-06脂質(zhì)體制備工藝設(shè)備篇】脂質(zhì)體的粒徑控制（四）：擠出技術(shù)

Repligen瑞普利金——用于脂質(zhì)納米顆粒（LNP）純化的切向流過濾技術(shù)

頗爾公司——切向流過濾技術(shù)的原理和應(yīng)用

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注釋：學(xué)海無涯，個(gè)人學(xué)識(shí)有限，如果有錯(cuò)誤之處，歡迎各位批評(píng)指正。