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Nicomp 380在线系列仪器在药物纳米颗粒应用分析
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     纳米药物研究近些年主要着重在药物的传递方向并发展迅猛。纳米粒可以有效减少毒性和副作用。所以,控制这些纳米粒的粒径大小自然就相当严格了。以前我们检测产品的粒度大都是在实验室完成的,然而现在我们也可以在制备过程中进行在线检测。这篇应用讲解了BIND医疗公司在英国剑桥MA完成这一开拓性的实验创举——将动态光散射技术运用到给药纳米载体Accurins的生产线上。

 

介绍

 

    BIND医疗是一家生物医药公司,专门从事给将给药纳米载体Accurins(见图1)用于治疗癌症

    以及其他需要大量用药的重病。通过控制释放聚合物,靶向和传递医疗媒介的载体的能力,我们正在研发一种新颖的靶向疗法的纳米科技可行平台。

 

       Accurins就是典型的由PLA-PEG聚合物(聚丙交酯—聚乙二醇)和API(药物活性成分)组成的80nm-120nm的纳米粒子,PLA聚合物部分提供了相对的疏水内芯来包裹斥水性的API药物成分,且PLA聚合物可生物降解。亲水性的PEG聚合物部分被用来覆盖住颗粒表面,以达到预期的拜托调理素的作用(免疫)和血液循环时网状内皮系统里的细胞吞噬作用。

       80nm-120nm大小的纳米粒经由血管时渗漏(加大渗透性和滞留时间以及顺磁共振作用),刚刚好可以聚集在肿瘤部位而不被脾脏过滤掉。这也是一个可以保持物理化学性能(载药量、控制释放、过程能力、包括zui后无菌渗入和冻干)的尺寸大小。

 

       Accurins是通过高压均质来剪切油滴和水混合的分散相从而制备成纳米乳,控制乳滴粒径大小相当重要,它决定了zui终药物产品的整个粒度分布。有很多因素会影响乳滴的大小。包括原料特性,配方,均质机的性能,和生产过程的设置参数等等。整个过程主要就是通过控制均质机的来调节批次的粒径大小。

 

       Bind公司目前在研究一款用于临床的产品-BIND-014,也是一种在研发的Accurin,它用于运载多烯紫杉醇(传递前列腺癌薄膜抗体PSMA)到实体瘤和癌细胞上面。这里所有试验都是围绕着BIND-014 Accurin来展开的。

 

图1: BIND Accurins 技术

 

 

在线DLS动态光散射

 

     动态光散射(DLS)是亚微米粒子首先选的粒径检测方法。 DLS 运用了小颗粒在液体中做无规则的布朗运动原理, 系统检测出颗粒做布朗运动所产生的平移的扩散系数, 再代入到斯托克斯爱因斯坦方程Stoked-Einstein,从而得到颗粒的粒径大小。

(D=KBT/6πnR)  (1)

 

D=扩散系数,

KB= 波尔兹曼系数,

n= 黏度,

R= 粒子半径。

 

    动态光散射技术DLS数几十年一直是实验室里标配的检测粒度的仪器,但在线检测颗粒度的仪器却非常少。Particle Sizing System(PSS)美国PSS粒度仪公司现在为客户的生产线上安装了许多台跟踪在线检测产品的粒度仪。PSS在线系统会随机从生产线上抽取一只样品,进行自动稀释以避免多重散射带来的影响,然后检测该样品,检测完后,继续不断地重复检测。

(如果2所示)。 一个完整的检测循环大约需要2分钟, 这样就可以持续地将产品的粒度信息提供给监测整个生产操作的工程师。

 

图2: 携带自动稀释的动态光散射DLS系统的简化图。

 

 

实验细节:

 

     PSS在线DLS系统安装在高压均质机的下游,设计成每2分钟可在生产线上进行抽取乳液。DLS的流体系统将乳液在水中稀释,类似于下游的Accurin运载方法,在一个流动型的样品池里将样品自动稀释到zui理想的目标浓度,也就是能符合检测的散射光强度300KHZ(300KCt/sec)。 

 

三个批次的检测结果如下:

 

  • 一个批次是通过均质机改变压力,检测11个在线的样品粒径。从而形成了压力与粒径的相互关系。

 

  • 一个批次是采取不同的工艺条件导致了目标粒径的和*批次的前两个有了些许差别。

zui后在通过调节压力后,才将zui后的四个粒径拉回到原来的目标值。

 

  • 一个批次是用于临床的研发批次,间隔5分钟采样,检测了8个样品,证明其找到的合适的压力点是可以得到稳定的粒径的。

 

结果:

 

      *次实验(图3 和图4)结果表明了压力与粒径的关系,很显然,随着曲线趋势的拟合,粒径与压力的斜率是9nm/1000 psi。也可以说压力每增加1000psi,样品的粒径就大约增大9nm。

 

   图三:均质机压力VS粒子粒径

 

 

图4 压力和平均粒径的关系。

 

 

 

第二批次的实验,在1000 psi内调节压力,压力降低, zui初的平均粒径就比目标粒径偏低了5到7个nm的粒径,随后的几个点,压力升高,平均粒径就比目标粒径增大了5到10个nm。

 

图5 均质机压力VS 粒径

 

 

     zui后一组测试数据是来自使用在线粒度仪检测的*次临床批次。虽然BIND公司之前有操作规程,在粒径超出目标粒径范围后,通过适当地调节压力值来改变粒径大小。如今,就没有必要再按照以前的老方法做了。所有的八次测试均在100nm左右,粒径及其均匀。

 

图6: 在一个批次中运行的平均粒径

 

 

 

 

结论:

 

       DLS在线系统与Accurin的生产过程结合在一起,通过找出zui适宜的条件来保证整个批次的粒径符合规格的要求。采用在线的测试手段,可大量减少为了获得预期的乳粒粒径而改变工艺再去评估其是否符合的时间。此外, 产品质量在线监控要远比拿着脱线批次的样品去实验室检测好的多。DLS动态光散射在线是一种非常有价值的过程分析技术。

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