NxGen技術(shù)-快速實(shí)現(xiàn)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。在流體混合過程中，流體流動發(fā)生在從湍流到層流的連續(xù)流中。 湍流混合在我們的日常生活中很常見，例如，當(dāng)我們用勺子攪拌茶時就有湍流產(chǎn)生。湍流發(fā)生于分子層面時，隨機(jī)性非常強(qiáng)，難以控制。在泡茶時影響可能不大，但新型、復(fù)雜的載藥納米顆粒要經(jīng)過監(jiān)管部門的批準(zhǔn)程序，因此對生產(chǎn)管控要求更為嚴(yán)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(fù)雜的分子間相互作用，這些相互作用會影響***終顆粒的物理特性。這些特性（例如粒徑）會影響它們在體內(nèi)的路徑以及由此產(chǎn)生的免疫應(yīng)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(xiàn)在數(shù)毫秒內(nèi)快速、受控且可再現(xiàn)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(dá)到了微米***，液體常流經(jīng)不同長度和幾何形狀的通道。 微流控混合的幾個優(yōu)點(diǎn)使其成為開發(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(diào)控的工藝參數(shù)，以優(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(xiàn)性。
與傳統(tǒng)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)原料都會影響納米顆粒的制造。當(dāng)基于脂質(zhì)的納米顆粒***次用于小分子藥物遞送時，例如脂質(zhì)體癌癥治療藥物Doxil阿霉素，它們是通過復(fù)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)和超聲處理或通過納米多孔膜擠出。由此產(chǎn)生的脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)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***先形成含有陽離子脂質(zhì)的脂質(zhì)體，然后將它們與核酸混合以允許靜電絡(luò)合來遞送基因。 在發(fā)現(xiàn)陽離子脂質(zhì)具有細(xì)胞毒性后，研究人員開始使用pH敏感的可電離脂質(zhì)來提高耐受性，這些脂質(zhì)在生理pH下不帶電。與此同時，開發(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(jié)合。該方法通過單***步驟即可獲得完整的顆粒生成和核酸絡(luò)合，簡化了生產(chǎn)流程，并實(shí)現(xiàn)了易放大的連續(xù)流形式。通過這種方法得到的脂質(zhì)納米顆粒結(jié)構(gòu)有別于脂質(zhì)體，核酸被包裹在顆粒核心內(nèi)。 研究人員發(fā)現(xiàn)LNP優(yōu)于第***代脂質(zhì)體，然而，這種方法依賴于湍流的產(chǎn)生，通過快速混合水相和乙醇試劑流來實(shí)現(xiàn)，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(zhàn)性，并且需要大量的工藝再開發(fā)。
NxGen技術(shù)，助力mRNA疫苗開發(fā)與規(guī)模化生產(chǎn)
由進(jìn)行開發(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(xù)流生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)的同時，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(qiáng)的批次內(nèi)及批次間的可重復(fù)性。此外，可通過調(diào)節(jié)流速比 (FRR) 和總流速 (TFR) 等工藝參數(shù)來調(diào)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 - 開發(fā)了這種新型混合器設(shè)計，能夠簡化單混合器放大，直接替代傳統(tǒng)混合器。NxGen設(shè)計在流路中采用了獨(dú)特的圓形結(jié)構(gòu)，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(shè)計的優(yōu)點(diǎn)包括尺寸更小、篩選時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(xiàn)性高。 NxGen生產(chǎn)的顆粒能夠?qū)崿F(xiàn)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(guī)報告流速。在200 mL/min的流速下，單個NxGen混合器在4小時的運(yùn)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***個角度來看，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發(fā)和直接轉(zhuǎn)移至臨床研究，而無需改變技術(shù)，從而***大限度地減少工藝再開發(fā)和風(fēng)險。
非湍流混合比傳統(tǒng)的配方方法更有吸引力，因?yàn)槲⒂^尺度上發(fā)生的物理現(xiàn)象促進(jìn)了：
1 粒徑均勻的納米顆粒：通過非湍流混合，可以合成具有高均***性和適合納米應(yīng)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(xiàn)出良好的穩(wěn)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(yīng)用遞送結(jié)果：微流控為核酸提供了更好的保護(hù)和穩(wěn)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(nèi)酯聚乙烯亞胺 (PCL-PEI) 膠束內(nèi)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(jié)構(gòu)對鎖定在核中的siRNA提供了更強(qiáng)的保護(hù)，以及在循環(huán)中更好的穩(wěn)定性。此外，這些納米顆粒通過在體外和體內(nèi)顯著下調(diào)EGFR（表皮生長因子受體）mRNA 和蛋白表達(dá)水平來抑制腫瘤生長。 4 將脂質(zhì)體從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)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(shè)計可從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模 (12 mL/min) 無縫放大至生產(chǎn)，并滿足GMP生產(chǎn)要求，到達(dá)48 L/h。此外，利用切向流過濾，可以實(shí)現(xiàn)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(guī)模的制造工藝，可快速、重復(fù)地制造納米顆粒，降低從實(shí)驗(yàn)室到獲批產(chǎn)品的風(fēng)險。
(文章來源于儀器網(wǎng))
