Nicomp 380在線系列儀器在藥物納米顆粒應(yīng)用分析

綜述

      納米藥物研究近些年主要著重在藥物的傳遞方向并發(fā)展迅猛，納米粒的大小可以有效減少毒性和副作用。所以，控制這些納米粒的粒徑大小是非常必要的。以前我們檢測(cè)產(chǎn)品的粒度大都是在實(shí)驗(yàn)室完成的，然而現(xiàn)在我們也可以在制備過(guò)程中可以進(jìn)行在線檢測(cè)。這篇應(yīng)用講解了BIND醫(yī)療公司在英國(guó)劍橋MA完成這一開(kāi)拓性的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)舉——將動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)運(yùn)用到藥物納米載體Accurins的生產(chǎn)線上。

介紹

BIND醫(yī)療是一家生物醫(yī)藥公司，專門從事給將給藥納米載體Accurins(見(jiàn)圖1)用于治療癌癥以及其他需要用藥的重病。通過(guò)控制釋放聚合物，靶向和傳遞醫(yī)療媒介的載體的能力，研發(fā)新穎的靶向療法的納米科技可行平臺(tái)。

圖1： BIND Accurins 技術(shù)

    Accurins就是典型的由PLA-PEG聚合物（聚丙交酯—聚乙二醇）和API(藥物活性成分)組成的80nm-120nm的納米粒子，PLA聚合物部分提供了相對(duì)的疏水內(nèi)芯來(lái)包裹斥水性的API藥物成分,且PLA聚合物可生物降解。親水性的PEG聚合物部分被用來(lái)覆蓋住顆粒表面，以達(dá)到預(yù)期的擺脫調(diào)理素的作用（免疫）和血液循環(huán)時(shí)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)里的細(xì)胞吞噬作用。80nm-120nm大小的納米粒經(jīng)由 血管時(shí)滲漏（加大滲透性和滯留時(shí)間以及順磁共振作用），剛剛好可以聚集在腫瘤部位而不被脾臟過(guò)濾掉。這也是一個(gè)可以保持物理化學(xué)性能（載藥量、控制釋放、過(guò)程能力、包括后無(wú)菌滲入和凍干）的尺寸大小。

     Accurins是通過(guò)高壓均質(zhì)來(lái)剪切油滴和水混合的分散相從而制備成納米乳，控制乳滴粒徑大小相當(dāng)重要，因?yàn)樗鼪Q定了終藥物產(chǎn)品的整個(gè)粒度分布。影響乳滴的大小因素很多，包括原料特性，配方，均質(zhì)機(jī)的性能，和生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)置參數(shù)等等。整個(gè)過(guò)程主要就是通過(guò)控制均質(zhì)機(jī)的來(lái)調(diào)節(jié)批次的粒徑大小。

    Bind公司目前在研究一款用于臨床的產(chǎn)品-BIND-014，也是一種在研發(fā)的Accurins，它用于運(yùn)載多烯紫杉醇（傳遞前列腺癌薄膜抗體PSMA）到實(shí)體瘤和癌細(xì)胞上面。這里所有試驗(yàn)都是圍繞著BIND-014 Accurins來(lái)展開(kāi)的。

在線DLS動(dòng)態(tài)光散射

      動(dòng)態(tài)光散射(DLS)是亞微米粒子首先選的粒徑檢測(cè)方法。 DLS 運(yùn)用了小顆粒在液體中做無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)原理， 系統(tǒng)檢測(cè)出顆粒做布朗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的平移的擴(kuò)散系數(shù)， 再代入到斯托克斯愛(ài)因斯坦方程Stoked-Einstein，從而得到顆粒的粒徑大小。

（D=KBT/6πnR）  (1)

D=擴(kuò)散系數(shù)，KB= 波爾茲曼系數(shù)，n= 黏度，R= 粒子半徑。

    動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)DLS數(shù)幾十年一直是實(shí)驗(yàn)室里標(biāo)配的檢測(cè)粒度的儀器，但在線檢測(cè)顆粒度的儀器卻非常少。Particle Sizing System(PSS)美國(guó)PSS粒度儀公司現(xiàn)在為客戶的生產(chǎn)線上提供了跟蹤在線檢測(cè)產(chǎn)品的粒度儀。PSS在線系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)從生產(chǎn)線上抽取一只樣品，進(jìn)行自動(dòng)稀釋以避免多重散射帶來(lái)的影響，然后檢測(cè)該樣品，檢測(cè)完后，繼續(xù)不斷地重復(fù)檢測(cè)（如果2所示）。一個(gè)完整的檢測(cè)循環(huán)大約需要2分鐘， 這樣就可以持續(xù)地將產(chǎn)品的粒度信息提供給監(jiān)測(cè)整個(gè)生產(chǎn)操作的工程師。

圖2： 攜帶自動(dòng)稀釋的動(dòng)態(tài)光散射DLS系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。

實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)：

     PSS在線DLS系統(tǒng)安裝在高壓均質(zhì)機(jī)的下游，設(shè)計(jì)成每2分鐘可在生產(chǎn)線上進(jìn)行抽取乳液。DLS的流體系統(tǒng)將乳液在水中稀釋，類似于下游的Accurins運(yùn)載方法，在一個(gè)流動(dòng)型的樣品池里將樣品自動(dòng)稀釋理想的目標(biāo)濃度，也就是能符合檢測(cè)的散射光強(qiáng)度300KHZ（300KCt/sec）。 

三個(gè)批次的檢測(cè)結(jié)果如下：

1. 一個(gè)批次是通過(guò)均質(zhì)機(jī)改變壓力，檢測(cè)11個(gè)在線的樣品粒徑。從而形成了壓力與粒徑的相互關(guān)系。
2. 一個(gè)批次是采取不同的工藝條件導(dǎo)致了目標(biāo)粒徑的批次一的前兩個(gè)有了些許差別。

后在通過(guò)調(diào)節(jié)壓力后，才將后的四個(gè)粒徑拉回到原來(lái)的目標(biāo)值。

3. 一個(gè)批次是用于臨床的研發(fā)批次，間隔5分鐘采樣，檢測(cè)了8個(gè)樣品，證明其找到的合適的壓力點(diǎn)是可以得到穩(wěn)定的粒徑的。

結(jié)果：

      實(shí)驗(yàn)（圖3 和圖4）結(jié)果表明了壓力與粒徑的關(guān)系，很顯然，隨著曲線趨勢(shì)的擬合，粒徑與壓力的斜率是9nm/1000 psi。也可以說(shuō)壓力每增加1000psi，樣品的粒徑就大約增大9nm。

圖三：均質(zhì)機(jī)壓力ＶＳ粒子粒徑

圖4 壓力和平均粒徑的關(guān)系

第二批次的實(shí)驗(yàn)，在1000 psi內(nèi)調(diào)節(jié)壓力，壓力降低， 初的平均粒徑就比目標(biāo)粒徑偏低了5到7個(gè)nm的粒徑，隨后的幾個(gè)點(diǎn)，壓力升高，平均粒徑就比目標(biāo)粒徑增大了5到10個(gè)nm。

圖5 均質(zhì)機(jī) 壓力VS 粒徑

     后一組測(cè)試數(shù)據(jù)是來(lái)自使用在線粒度儀檢測(cè)的臨床批次一。雖然BIND公司之前有操作規(guī)程，在粒徑超出目標(biāo)粒徑范圍后，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)壓力值來(lái)改變粒徑大小。如今，就沒(méi)有必要再按照以前的老方法做了。所有的八次測(cè)試均在100nm左右，粒徑及其均勻。

圖6： 在一個(gè)批次中運(yùn)行的平均粒徑

結(jié)論：

    DLS在線系統(tǒng)與Accurins的生產(chǎn)過(guò)程結(jié)合在一起，通過(guò)找出適宜的條件來(lái)整個(gè)批次的粒徑符合規(guī)格的要求。采用在線的測(cè)試手段，可減少為了獲得預(yù)期的乳粒粒徑而改變工藝再去評(píng)估其是否符合的時(shí)間。此外， 產(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)控要遠(yuǎn)比拿著脫線批次的樣品去實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)好的多。DLS動(dòng)態(tài)光散射在線是一種非常有價(jià)值的過(guò)程分析技術(shù)。