NxGen技術(shù)-快速實(shí)現納米顆粒的放大生產(chǎn)
“微流控技術(shù)是制造脂質(zhì)納米顆粒的***技術(shù)，對基因藥物的安全性和有效性至關(guān)重要，而微流控的混合通道是技術(shù)中的重中之重”
用于脂質(zhì)納米顆粒自組裝的微流控混合通道
微流控混合技術(shù)：提升mRNA疫苗質(zhì)量與生產(chǎn)效率的關(guān)鍵創(chuàng )新
mRNA-脂質(zhì)納米顆粒 (mRNA-LNP) ，例如新冠肺炎疫苗LNP的生產(chǎn)，涉及將水相緩沖液中的RNA與溶解在乙醇中的脂質(zhì)混合，觸發(fā)LNP自組裝。RNA和脂質(zhì)的混合條件對藥品質(zhì)量至關(guān)重要。在流體混合過(guò)程中，流體流動(dòng)發(fā)生在從湍流到層流的連續流中。 湍流混合在我們的日常生活中很常見(jiàn)，例如，當我們用勺子攪拌茶時(shí)就有湍流產(chǎn)生。湍流發(fā)生于分子層面時(shí)，隨機性非常強，難以控制。在泡茶時(shí)影響可能不大，但新型、復雜的載藥納米顆粒要經(jīng)過(guò)監管部門(mén)的批準程序，因此對生產(chǎn)管控要求更為嚴格。 微流控混合工藝涉及溶劑、緩沖液和至少五種不同化學(xué)物質(zhì)分子之間復雜的分子間相互作用，這些相互作用會(huì )影響***終顆粒的物理特性。這些特性（例如粒徑）會(huì )影響它們在體內的路徑以及由此產(chǎn)生的免疫應答。因此，明確的顆粒特性對于確保藥品的安全性和有效性至關(guān)重要。 微流控混合可提供非湍流環(huán)境，實(shí)現在數毫秒內快速、受控且可再現地混合流體，從而使載藥納米顆粒在受控環(huán)境下不斷自組裝。微流控混合中對流體的操控達到了微米***，液體常流經(jīng)不同長(cháng)度和幾何形狀的通道。 微流控混合的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)使其成為開(kāi)發(fā)RNA疫苗和其他藥物遞方法的***選技術(shù)： 試劑耗量更少； 受控非湍流混合； 可調控的工藝參數，以?xún)?yōu)化顆粒特性； 占地面積小，***小化潔凈室空間需求； 批次間重現性。
與傳統方法相比，微流控技術(shù)在納米顆粒生產(chǎn)中的優(yōu)勢
工藝和化學(xué)原料都會(huì )影響納米顆粒的制造。當基于脂質(zhì)的納米顆粒***次用于小分子藥物遞送時(shí)，例如脂質(zhì)體癌癥治療藥物Doxil阿霉素，它們是通過(guò)復雜的多步驟工藝產(chǎn)生的，包括薄膜水合，然后是高壓均質(zhì)和超聲處理或通過(guò)納米多孔膜擠出。由此產(chǎn)生的脂質(zhì)體結構為脂質(zhì)雙分子層包裹水相。脂質(zhì)體也用于臨床前研究，通過(guò)***先形成含有陽(yáng)離子脂質(zhì)的脂質(zhì)體，然后將它們與核酸混合以允許靜電絡(luò )合來(lái)遞送基因。 在發(fā)現陽(yáng)離子脂質(zhì)具有細胞毒性后，研究人員開(kāi)始使用pH敏感的可電離脂質(zhì)來(lái)提高耐受性，這些脂質(zhì)在生理pH下不帶電。與此同時(shí)，開(kāi)發(fā)了第二代自下而上的自組裝方法，使溶解在乙醇中的脂質(zhì)與溶解在水相緩沖液中的核酸相結合。該方法通過(guò)單***步驟即可獲得完整的顆粒生成和核酸絡(luò )合，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，并實(shí)現了易放大的連續流形式。通過(guò)這種方法得到的脂質(zhì)納米顆粒結構有別于脂質(zhì)體，核酸被包裹在顆粒核心內。 研究人員發(fā)現LNP優(yōu)于第***代脂質(zhì)體，然而，這種方法依賴(lài)于湍流的產(chǎn)生，通過(guò)快速混合水相和乙醇試劑流來(lái)實(shí)現，例如T型混合器中產(chǎn)生的湍流。因此放大或縮小工藝具有挑戰性，并且需要大量的工藝再開(kāi)發(fā)。
NxGen技術(shù)，助力mRNA疫苗開(kāi)發(fā)與規?；a(chǎn)
由進(jìn)行開(kāi)發(fā)的NanoAssemblr NxGen混合器，是微流控混合的***新***代技術(shù)，在保留了連續流生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，能夠使得液體混合在更加可控的層流環(huán)境下進(jìn)行。層流混合確保通過(guò)混合器的每***體積的液體具有***致的混合條件，從而使得制備的納米顆粒具有更強的批次內及批次間的可重復性。此外，可通過(guò)調節流速比 (FRR) 和總流速 (TFR) 等工藝參數來(lái)調整所生產(chǎn)顆粒的物理化學(xué)特性，從而影響LNP藥品的性能。 NanoAssemblr NxGen混合器 - 開(kāi)發(fā)了這種新型混合器設計，能夠簡(jiǎn)化單混合器放大，直接替代傳統混合器。NxGen設計在流路中采用了獨特的圓形結構，能夠在非湍流條件下獲得優(yōu)異的混合效率和更高的單混合器流速。這種易放大設計的優(yōu)點(diǎn)包括尺寸更小、篩選時(shí)的樣本和試劑耗量更少、靈敏度高、成本低、分析速度快、控制精確、及重現性高。 NxGen生產(chǎn)的顆粒能夠實(shí)現單混合器的流速范圍為1 mL/min到200 mL/min，高于T型混合器的常規報告流速。在200 mL/min的流速下，單個(gè)NxGen混合器在4小時(shí)的運行中可以包封8.5g mRNA（> 283000劑疫苗），是Classic混合器制備量的10倍。從另***個(gè)角度來(lái)看，Pfizer-BioNTech的新冠肺炎疫苗3期研究需要44000劑，或包封約1.32 g。因此，NxGen提供的***系列流速非常適合臨床前開(kāi)發(fā)和直接轉移至臨床研究，而無(wú)需改變技術(shù)，從而***大限度地減少工藝再開(kāi)發(fā)和風(fēng)險。
非湍流混合比傳統的配方方法更有吸引力，因為微觀(guān)尺度上發(fā)生的物理現象促進(jìn)了：
1 粒徑均勻的納米顆粒：通過(guò)非湍流混合，可以合成具有高均***性和適合納米應用的粒徑（約50-300 nm）的納米顆粒，從而可以控制液體流和混合條件。 2 更優(yōu)的藥物裝載效率和儲存：盡管疏水性藥物可以被包封在脂質(zhì)體中，但是由于在雙層界面處截留，包封率通常較低。NanoAssemblr NxGen進(jìn)行制備的脂質(zhì)體包封的藥物明顯多于超聲脂質(zhì)體。此外，脂質(zhì)體表現出良好的穩定性，并且在4 ℃和25 ℃下儲存八周后保持不受影響。 3 有前景的臨床應用遞送結果：微流控為核酸提供了更好的保護和穩定性。在***項使用基于微流控的核-殼納米顆粒的研究中，研究人員創(chuàng )建了***種新型脂質(zhì)/聚合物混合納米組裝，由siRNAs絡(luò )合于反聚己內酯聚乙烯亞胺 (PCL-PEI) 膠束內部的親水核心，再包裹中性脂質(zhì)膜。由微流控產(chǎn)生的核-殼納米結構對鎖定在核中的siRNA提供了更強的保護，以及在循環(huán)中更好的穩定性。此外，這些納米顆粒通過(guò)在體外和體內顯著(zhù)下調EGFR（表皮生長(cháng)因子受體）mRNA 和蛋白表達水平來(lái)抑制腫瘤生長(cháng)。 4 將脂質(zhì)體從實(shí)驗室轉移到臨床：與超聲處理或擠壓方法 (<5%) 相比，NanoAssemblr NxGen進(jìn)行制備的脂質(zhì)體制劑提高了蛋白載量 (20-35%) 。對于具有精確粒徑 (60–100 nm) 和PDI<0.1的高載量脂質(zhì)體的生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化更加容易。
放大納米顆粒的產(chǎn)量，用于臨床或工業(yè)生產(chǎn)
NxGen新型微流控混合器設計可從實(shí)驗室規模 (12 mL/min) 無(wú)縫放大至生產(chǎn)，并滿(mǎn)足GMP生產(chǎn)要求，到達48 L/h。此外，利用切向流過(guò)濾，可以實(shí)現可放大的下游處理工藝，支持以高產(chǎn)量微流控生產(chǎn)納米藥物。***后，該研究證實(shí)了使用不受限于規模的制造工藝，可快速、重復地制造納米顆粒，降低從實(shí)驗室到獲批產(chǎn)品的風(fēng)險。
(文章來(lái)源于儀器網(wǎng))
