注射用微球制備及表征一體化解決方案

微球的均一性控制的重要性

微球（Microrspheres）是指將藥物溶解或分散于天然或合成高分子材料中所形成的微小球體或類球體，粒徑一般在1-250μm范圍內(nèi)，故名微球。微球?qū)⑺幬锇窕蛭皆诰酆衔锓肿拥谋砻妫ㄟ^皮下或肌肉注射進(jìn)入體內(nèi)后，通過載體表面快速釋放、藥物擴(kuò)散、聚合物的溶蝕降解等方式，實(shí)現(xiàn)藥物的緩慢釋放，可大大延長藥物的半衰期。微球制劑是新型的給藥系統(tǒng)，其粒徑均一性非常重要，不僅影響產(chǎn)品批次間制備重復(fù)性，還會(huì)影響應(yīng)用效果。因此，尺寸均一、可控的微球產(chǎn)品是醫(yī)藥制劑的關(guān)鍵核心。¹

微球的應(yīng)用非常廣泛，不同的應(yīng)用需要不同性能的微球，很多應(yīng)用都對微球的粒徑大小和均一性都有較高的要求，注射用微球直徑一般在20μm左右，以便于通過注射器進(jìn)入人體，載藥量為5%～18%，包封率大于95%；人血清白蛋白微球中，平均粒徑為56±16μm等。均一的微球制劑的優(yōu)勢有：綠色環(huán)保、降低成本，利于規(guī)模放大、批次間重復(fù)性好，利于研究構(gòu)效關(guān)系。 

A：實(shí)心微球；B雙層微球；C：中空微球；D：多孔微球

圖一：各結(jié)構(gòu)微球橫截面電鏡照片

奧法美嘉平臺提供整套的微球制備及粒度表征控制整套解決方案，可用于快速評估、優(yōu)化配方和工藝：PSI高壓微射流均質(zhì)機(jī)用于制備、Nicomp粒度分析儀分析平均粒徑、AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器分析大粒子濃度，Entegris-ANOW濾芯過濾雜質(zhì)及大顆粒。

微球制備工藝概述

微球的制備方法很多，常用的有乳化—溶劑揮發(fā)法、噴霧干燥法、相分離法、超臨界流體沉積法和熱熔擠出研磨法等，可根據(jù)藥物的性質(zhì)、制備微球的目的選擇合適的方法。此處，介紹一種微球的制備流程，見圖二：制備藥物水溶液和聚合物溶液，經(jīng)過混合、剪切步驟形成混懸劑，再經(jīng)微射流均質(zhì)機(jī)均質(zhì)得到較小粒徑的制劑。均質(zhì)后通過PSS的Nicomp粒度分析儀測試平均粒徑、AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器測試顆粒濃度快速確認(rèn)微球當(dāng)前顆粒分布狀態(tài)。均質(zhì)后可通過濾芯過濾雜質(zhì)以及較大粒徑顆粒，從而使制劑顆粒粒徑更加均一。 

圖二：注射用微球制備方法

微球粒度控制

高壓微射流均質(zhì)機(jī)常用于制備微米納米乳劑、微粒、脂質(zhì)體，一般是先利用攪拌剪切進(jìn)行初步制備，再經(jīng)過高壓均質(zhì)得到較小粒徑的制劑，其粒徑大小一般會(huì)呈正態(tài)分布，高壓微射流均質(zhì)機(jī)的可控參數(shù)有均質(zhì)壓力、循環(huán)次數(shù)(循環(huán)時(shí)間)和溫度等，微粒大小和分布一般隨著均質(zhì)壓力增加和循環(huán)次數(shù)增多明顯下降，達(dá)到一定壓力和循環(huán)次數(shù)后漸趨平衡，也有當(dāng)均質(zhì)壓力和循環(huán)次數(shù)超過一定值后，粒徑和分布反而增加，因而存在一個(gè)最佳的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

高壓微射流均質(zhì)機(jī)

PSI-20高壓微射流均質(zhì)機(jī)（小試兼中試型）采用固定結(jié)構(gòu)的均質(zhì)腔，通過電液傳動(dòng)的增壓器使物料在高壓作用下以極大的速度流經(jīng)交互容腔的微管通道，物料流在此過程中受到高剪切力、高碰撞力、空穴效應(yīng)等物理作用，使得平均粒徑降低、體系均一穩(wěn)定，由此獲得理想的均質(zhì)、分散或乳化結(jié)果。

平均粒徑及zeta電位檢測

粒徑及粒徑分布是影響微球制劑釋放行為的關(guān)鍵因素。在微球粒徑測試方法中，動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)采用密封測量的方式，不會(huì)破壞和干擾樣品的原有狀態(tài)，具有快速、便捷、可靠以及非侵入性等特點(diǎn)，在生物、化學(xué)和高分子材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛2,3。除了粒徑分布，我們還需要關(guān)注微球的zeta電位檢測。通過檢測Zeta電位對微球穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)，Zeta電位越高，體系更加穩(wěn)定。

Nicomp納米激光粒度儀系列

Nicomp系列納米激光粒度儀采用動(dòng)態(tài)光散射原理檢測分析樣品的粒度分布，基于多普勒電泳光散射原理檢測ZETA電位。

顆粒分布檢測

微球制劑的生產(chǎn)質(zhì)量難以控制，技術(shù)壁壘較高，其中粒徑大小不一最為常見。動(dòng)態(tài)光散射原理主要適用于一些亞微米級別樣品樣品的粒徑分布測試，一般粒徑超過5μm后測試比較具有挑戰(zhàn)。注射用微球直徑一般要控制在20-50μm左右，直徑不能過小是為了防止微球大量被人體巨噬細(xì)胞吞噬，同時(shí)可以避免微球突破到皮下的毛細(xì)血管壁，進(jìn)入毛細(xì)血管導(dǎo)致栓塞等嚴(yán)重并發(fā)癥。同時(shí)微球直徑也不能過大，如果微球過大，會(huì)影響通針性。對于此類微球，AccuSizer 顆粒計(jì)數(shù)器不僅可以測試微米級別樣品的粒徑分布，更重要的是可對顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)，可得到不同尺寸粒徑顆粒的濃度。更容易捕捉到樣品中少量的過大，過小顆粒，可以評價(jià)當(dāng)前工藝的情況并做出相應(yīng)的優(yōu)化。⁴

AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器系列

AccuSizer系列在檢測液體中顆粒數(shù)量的同時(shí)精確檢測顆粒的粒度及粒度分布，通過搭配不同傳感器、進(jìn)樣器，適配不同的樣本的測試需求，能快速而準(zhǔn)確地測量顆粒粒徑以及顆粒數(shù)量/濃度。

過濾

常規(guī)方法制備的微球大小參差不齊、粒度分布較寬，注射給藥時(shí)易堵塞針頭。為了解決這個(gè)難題，可以將制備好的載藥微球經(jīng)過一定尺寸的濾芯進(jìn)行進(jìn)行過濾篩分，以獲得更多理想尺寸的載藥微球，減少重復(fù)制備的次數(shù)以及原料藥和輔料的浪費(fèi)。

Entegris-ANOW 濾芯

Entegris-Anow是一家高分子微孔膜過濾企業(yè)，專業(yè)從事MCE、Nylon、PES、PVDF、PTFE等（膜孔徑為0.03μm~10μm）微孔膜的研發(fā)及生產(chǎn)，具有二十多年服務(wù)與醫(yī)藥客戶經(jīng)驗(yàn)，并為全球生物制藥、醫(yī)療器械、食品飲料、實(shí)驗(yàn)室分析、微電子及工業(yè)等領(lǐng)域的客戶提供過濾、分離和凈化解決方案。

參考文獻(xiàn)

1. 韋祎,馬光輝.尺寸均一微球制劑的研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào),2021,72(12):6176-6187.

2. 顧彩香, 李慶柱, 李磊等. 幾種測量納米粒子粒徑方法的比較研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2008, 25(5), 12-14.

3. 郭鳳岐, 劉秋霞.  動(dòng)態(tài)光散射中的多普勒效應(yīng)[J]. 光散射學(xué)報(bào), 1997, 9(2), 96-98.

4. 任翊,陳鈺,馬宏.分散聚合制備功能性單分散水凝膠微球及粒徑調(diào)控[J].生命科學(xué)儀器,2020,18(03):66-71.