脂質(zhì)體的粒徑控制（四）：擠出技術(shù)

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前面幾篇文章已經(jīng)對脂質(zhì)體粒徑控制方法中的“高壓均質(zhì)"技術(shù)作了較為詳細的介紹，而總體來(lái)說(shuō)，高壓均質(zhì)機設備，無(wú)論是均質(zhì)閥式還是微射流容腔式，由于其所使用的壓力都非常高，作用過(guò)程相對比較“暴力"，所以往往難以從源頭上對脂質(zhì)體樣品的分布做比較有效的控制。且從流體分析角度很難從均質(zhì)技術(shù)中提煉出關(guān)于控制脂質(zhì)體粒徑均一性的理論知識。所以，為能有效的對脂質(zhì)體的分布進(jìn)行控制，且提升其放大至生產(chǎn)規模時(shí)的工藝可行性、重現性，Columbia University和Northern Lipids公司約于20多年前合作開(kāi)發(fā)了脂質(zhì)體擠出技術(shù)，并將其成功應用于阿霉素脂質(zhì)體生產(chǎn)中的粒徑控制，效果遠遠好于同時(shí)期的其他產(chǎn)品和技術(shù)。

脂質(zhì)體擠出技術(shù)充分利用了脂質(zhì)體膜材的結構和性能特點(diǎn)，在略高于磷脂相變溫度的條件下，通過(guò)一定的壓力驅動(dòng)，使脂質(zhì)體粒子通過(guò)聚碳樹(shù)脂濾膜，通過(guò)膜材的剪切力來(lái)減小脂質(zhì)體粒徑，控制其分布。由于聚碳酸酯濾膜的孔徑固定（如50nm，100nm等），可有效確保脂質(zhì)體粒子在通過(guò)濾膜后其粒徑大小集中在濾膜孔徑大小的附近，一般在±10%的波動(dòng)范圍內（有相關(guān)文獻已對此進(jìn)行了較為詳細闡述和計算說(shuō)明），所以工藝選擇得好時(shí)，擠出技術(shù)可將脂質(zhì)體的粒徑分布控制在非常窄的范圍內（一般PDI可到0.01~0.03之間）。而如何選擇一個(gè)比較好的脂質(zhì)體擠出工藝往往涉及到三個(gè)非常重要的因素：擠出溫度、擠出壓力和擠出濾膜的選擇。

由于脂質(zhì)體是一種人工合成的類(lèi)似于細胞膜的質(zhì)膜結構，其主要成分是磷脂和膽固醇。磷脂都有一定的相變溫度，當脂質(zhì)體溫度在磷脂相變溫度時(shí)，質(zhì)膜的流動(dòng)性較好，表現為柔性，此時(shí)通過(guò)PC濾膜較為溫和的剪切力即可有效的減小脂質(zhì)體粒徑，并使其分布控制在很好的范圍之內。

反之，若擠出過(guò)程溫度過(guò)高或者過(guò)低均得不到理想的效果。當溫度過(guò)高時(shí)，脂質(zhì)體膜的微觀(guān)流動(dòng)性大，穩定性差，在通過(guò)PC濾膜時(shí)，即使較低的剪切力也容易造成脂質(zhì)體膜結構的損壞，造成脂質(zhì)體的破碎和藥物的泄露；若擠出過(guò)程溫度過(guò)低時(shí)，脂質(zhì)體粒子膜流動(dòng)性差，剛性強，過(guò)膜時(shí)會(huì )有大部分粒子是強行將膜孔撐大后擠出，其粒徑大小和分布并未得到有效的控制。

所以，在選擇擠出技術(shù)作為脂質(zhì)體粒徑控制的方法時(shí)，一定要對溫度做有效的控制。一是溫度的范圍，不能過(guò)高或過(guò)低；二是樣品所經(jīng)過(guò)或接觸的擠出設備相關(guān)部位要實(shí)現恒溫控制，不能有太大的溫度差異。

擠出壓力即為脂質(zhì)體過(guò)膜時(shí)所受到的剪切力。此剪切力的大小直接決定了脂質(zhì)體粒徑控制的效果。而如前文“擠出溫度"部分所述，脂質(zhì)體粒子在過(guò)膜時(shí)柔性較強，也容易發(fā)生形變，所以過(guò)濾的速度就顯得尤為重要。如果過(guò)膜的速度過(guò)慢，則脂質(zhì)體粒子有可能是通過(guò)發(fā)生形變的方式通過(guò)擠出膜，過(guò)膜后即恢復原狀，其粒徑大小并未發(fā)生實(shí)質(zhì)性改變；如果過(guò)膜的速度過(guò)快，則有可能因表面切應力的驟變過(guò)于劇烈而導致脂質(zhì)體粒子破壞，造成結構的損壞。而此過(guò)膜的速度取決于擠出的壓力。

所以，如何選擇一個(gè)合適的擠出壓力就非常重要?？傮w原則是在不損壞脂質(zhì)體粒子結構的前提下，盡量提高壓力，這樣擠出的速度快，效果也好。作為擠出壓力的動(dòng)力提供源既可以是高壓氣體，也可以是高壓泵，兩者在具體選擇和使用時(shí)也有所差別，此部分內容將在后續文章中做詳細介紹。

擠出濾膜是脂質(zhì)體擠出的動(dòng)作執行者，也是擠出壓力的產(chǎn)生者，其對擠出效果的優(yōu)劣有著(zhù)至關(guān)重要的作用。一般來(lái)說(shuō)，對于某一個(gè)脂質(zhì)體樣品的擠出，既可以選擇單張濾膜的梯度擠出方式，也可采用多層濾膜的疊加方式，可根據實(shí)際工藝需求選擇最·優(yōu)方案。

一般來(lái)說(shuō)，在選擇脂質(zhì)體擠出濾膜的孔徑時(shí)，需先測定擠出前脂質(zhì)體樣品的原始粒徑，并與最終所需達到的目標粒徑相結合進(jìn)行考慮，然后確定選擇何種濾膜。舉例來(lái)說(shuō)，如果樣品原始粒徑為400nm，最終粒徑需要到80nm以下，則可初步考慮兩種方案進(jìn)行粒徑控制：

此時(shí)，可先用200nm的濾膜進(jìn)行擠出，觀(guān)察其擠出過(guò)程，若樣品非常難擠出，則需更換為400nm濾膜作第一次擠出；若擠出過(guò)程比較順暢，則就用200nm濾膜作為第一次擠出用膜，擠出次數一般建議3~5次，可在后續工藝過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化；200nm濾膜擠出完成后，可選用80nm或50nm的濾膜進(jìn)行擠出，其摸索過(guò)程同上，若樣品無(wú)法擠出則中間需增加100nm濾膜作為過(guò)渡。

用此方法進(jìn)行擠出時(shí)，選擇原則是在能達到脂質(zhì)體粒徑控制效果的前提下，所選用的濾膜種類(lèi)盡量少，這樣可以大大簡(jiǎn)化操作過(guò)程，且更利于產(chǎn)業(yè)化放大。

此時(shí)，由于其原始粒徑為400nm，目標粒徑為80nm，則多層膜疊加時(shí)最大孔徑的濾膜不大于400nm，最小的孔徑不大于80nm，中間可適當選擇過(guò)渡孔徑的濾膜。如：可采用400nm+100nm+80nm、200nm+100nm+50nm、200nm+80nm、200nm+50nm、100nm+80nm、100nm+50nm等方式進(jìn)行膜的組合。

此種方式的優(yōu)勢在于通過(guò)一種膜組合即可完成擠出過(guò)程，達到所需效果，中途不需要更換濾膜；其難點(diǎn)在于膜組合的方式比較多，如何選擇合適的膜組合需要結合脂質(zhì)體的類(lèi)型進(jìn)行合理設計，并在實(shí)際實(shí)驗過(guò)程中逐步優(yōu)化至最終確定。

擠出技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)主要就是如上所述的三點(diǎn)：擠出溫度、擠出壓力、擠出濾膜的選擇。然而不同類(lèi)型的脂質(zhì)體特性差異較大，擠出設備的種類(lèi)也較多，如何針對特定的項目選擇最合適的擠出設備和擠出工藝往往需要將諸多因素結合起來(lái)考慮，然后再確定。

下一篇文章將對此進(jìn)行介紹，歡迎大家持續關(guān)注~

未完待續