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，而總體來說，高壓均質(zhì)機設備，無論是均質(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)體的分布進行控制，且提升其放大至生產(chǎn)規(guī)模時的工藝可行性、重現(xiàn)性，Columbia University和Northern Lipids公司約于20多年前合作開發(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(jié)構(gòu)和性能特點，在略高于磷脂相變溫度的條件下，通過一定的壓力驅(qū)動，使脂質(zhì)體粒子通過聚碳樹脂濾膜，通過膜材的剪切力來減小脂質(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%的波動范圍內(nèi)（有相關(guān)文獻已對此進行了較為詳細闡述和計算說明），所以工藝選擇得好時，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(nèi)（一般PDI可到0.01~0.03之間）。而如何選擇一個比較好的脂質(zhì)體擠出工藝往往涉及到三個非常重要的因素：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似于細胞膜的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，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，質(zhì)膜的流動性較好，表現(xiàn)為柔性，此時通過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(nèi)。

反之，若擠出過程溫度過高或者過低均得不到理想的效果。當溫度過高時，脂質(zhì)體膜的微觀流動性大，穩(wěn)定性差，在通過PC濾膜時，即使較低的剪切力也容易造成脂質(zhì)體膜結(jié)構(gòu)的損壞，造成脂質(zhì)體的破碎和藥物的泄露；若擠出過程溫度過低時，脂質(zhì)體粒子膜流動性差，剛性強，過膜時會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，一定要對溫度做有效的控制。一是溫度的范圍，不能過高或過低；二是樣品所經(jīng)過或接觸的擠出設備相關(guān)部位要實現(xiàn)恒溫控制，不能有太大的溫度差異。

擠出壓力即為脂質(zhì)體過膜時所受到的剪切力。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)體粒子在過膜時柔性較強，也容易發(fā)生形變，所以過濾的速度就顯得尤為重要。如果過膜的速度過慢，則脂質(zhì)體粒子有可能是通過發(fā)生形變的方式通過擠出膜，過膜后即恢復原狀，其粒徑大小并未發(fā)生實質(zhì)性改變；如果過膜的速度過快，則有可能因表面切應力的驟變過于劇烈而導致脂質(zhì)體粒子破壞，造成結(jié)構(gòu)的損壞。而此過膜的速度取決于擠出的壓力。

所以，如何選擇一個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(jié)構(gòu)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也有所差別，此部分內(nèi)容將在后續(xù)文章中做詳細介紹。

擠出濾膜是脂質(zhì)體擠出的動作執(zhí)行者，也是擠出壓力的產(chǎn)生者，其對擠出效果的優(yōu)劣有著至關(guān)重要的作用。一般來說，對于某一個脂質(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(jù)實際工藝需求選擇最·優(yōu)方案。

一般來說，在選擇脂質(zhì)體擠出濾膜的孔徑時，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(jié)合進行考慮，然后確定選擇何種濾膜。舉例來說，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行粒徑控制：

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

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

此時，由于其原始粒徑為400nm，目標粒徑為80nm，則多層膜疊加時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等方式進行膜的組合。

此種方式的優(yōu)勢在于通過一種膜組合即可完成擠出過程，達到所需效果，中途不需要更換濾膜；其難點在于膜組合的方式比較多，如何選擇合適的膜組合需要結(jié)合脂質(zhì)體的類型進行合理設計，并在實際實驗過程中逐步優(yōu)化至最終確定。

擠出技術(shù)的關(guān)鍵點主要就是如上所述的三點：擠出溫度、擠出壓力、擠出濾膜的選擇。然而不同類型的脂質(zhì)體特性差異較大，擠出設備的種類也較多，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(jié)合起來考慮，然后再確定。

下一篇文章將對此進行介紹，歡迎大家持續(xù)關(guān)注~

未完待續(xù)