Nicomp 380在線系列儀器在藥物納米顆粒應用分析

綜述

      納米藥物研究近些年主要著重在藥物的傳遞方向并發展迅猛，納米粒的大小可以有效減少毒性和副作用。所以，控制這些納米粒的粒徑大小是非常必要的。以前我們檢測產品的粒度大都是在實驗室完成的，然而現在我們也可以在制備過程中可以進行在線檢測。這篇應用講解了BIND醫療公司在英國劍橋MA完成這一開拓性的實驗創舉——將動態光散射技術運用到藥物納米載體Accurins的生產線上。

介紹

BIND醫療是一家生物醫藥公司，專門從事給將給藥納米載體Accurins(見圖1)用于治療癌癥以及其他需要用藥的重病。通過控制釋放聚合物，靶向和傳遞醫療媒介的載體的能力，研發新穎的靶向療法的納米科技可行平臺。

圖1： BIND Accurins 技術

    Accurins就是典型的由PLA-PEG聚合物（聚丙交酯—聚乙二醇）和API(藥物活性成分)組成的80nm-120nm的納米粒子，PLA聚合物部分提供了相對的疏水內芯來包裹斥水性的API藥物成分,且PLA聚合物可生物降解。親水性的PEG聚合物部分被用來覆蓋住顆粒表面，以達到預期的擺脫調理素的作用（免疫）和血液循環時網狀內皮系統里的細胞吞噬作用。80nm-120nm大小的納米粒經由 血管時滲漏（加大滲透性和滯留時間以及順磁共振作用），剛剛好可以聚集在腫瘤部位而不被脾臟過濾掉。這也是一個可以保持物理化學性能（載藥量、控制釋放、過程能力、包括后無菌滲入和凍干）的尺寸大小。

     Accurins是通過高壓均質來剪切油滴和水混合的分散相從而制備成納米乳，控制乳滴粒徑大小相當重要，因為它決定了終藥物產品的整個粒度分布。影響乳滴的大小因素很多，包括原料特性，配方，均質機的性能，和生產過程的設置參數等等。整個過程主要就是通過控制均質機的來調節批次的粒徑大小。

    Bind公司目前在研究一款用于臨床的產品-BIND-014，也是一種在研發的Accurins，它用于運載多烯紫杉醇（傳遞前列腺癌薄膜抗體PSMA）到實體瘤和癌細胞上面。這里所有試驗都是圍繞著BIND-014 Accurins來展開的。

在線DLS動態光散射

      動態光散射(DLS)是亞微米粒子首先選的粒徑檢測方法。 DLS 運用了小顆粒在液體中做無規則的布朗運動原理， 系統檢測出顆粒做布朗運動所產生的平移的擴散系數， 再代入到斯托克斯愛因斯坦方程Stoked-Einstein，從而得到顆粒的粒徑大小。

（D=KBT/6πnR）  (1)

D=擴散系數，KB= 波爾茲曼系數，n= 黏度，R= 粒子半徑。

    動態光散射技術DLS數幾十年一直是實驗室里標配的檢測粒度的儀器，但在線檢測顆粒度的儀器卻非常少。Particle Sizing System(PSS)美國PSS粒度儀公司現在為客戶的生產線上提供了跟蹤在線檢測產品的粒度儀。PSS在線系統會隨機從生產線上抽取一只樣品，進行自動稀釋以避免多重散射帶來的影響，然后檢測該樣品，檢測完后，繼續不斷地重復檢測（如果2所示）。一個完整的檢測循環大約需要2分鐘， 這樣就可以持續地將產品的粒度信息提供給監測整個生產操作的工程師。

圖2： 攜帶自動稀釋的動態光散射DLS系統的簡化圖。

實驗細節：

     PSS在線DLS系統安裝在高壓均質機的下游，設計成每2分鐘可在生產線上進行抽取乳液。DLS的流體系統將乳液在水中稀釋，類似于下游的Accurins運載方法，在一個流動型的樣品池里將樣品自動稀釋理想的目標濃度，也就是能符合檢測的散射光強度300KHZ（300KCt/sec）。 

三個批次的檢測結果如下：

1. 一個批次是通過均質機改變壓力，檢測11個在線的樣品粒徑。從而形成了壓力與粒徑的相互關系。
2. 一個批次是采取不同的工藝條件導致了目標粒徑的批次一的前兩個有了些許差別。

后在通過調節壓力后，才將后的四個粒徑拉回到原來的目標值。

3. 一個批次是用于臨床的研發批次，間隔5分鐘采樣，檢測了8個樣品，證明其找到的合適的壓力點是可以得到穩定的粒徑的。

結果：

      實驗（圖3 和圖4）結果表明了壓力與粒徑的關系，很顯然，隨著曲線趨勢的擬合，粒徑與壓力的斜率是9nm/1000 psi。也可以說壓力每增加1000psi，樣品的粒徑就大約增大9nm。

圖三：均質機壓力ＶＳ粒子粒徑

圖4 壓力和平均粒徑的關系

第二批次的實驗，在1000 psi內調節壓力，壓力降低， 初的平均粒徑就比目標粒徑偏低了5到7個nm的粒徑，隨后的幾個點，壓力升高，平均粒徑就比目標粒徑增大了5到10個nm。

圖5 均質機 壓力VS 粒徑

     后一組測試數據是來自使用在線粒度儀檢測的臨床批次一。雖然BIND公司之前有操作規程，在粒徑超出目標粒徑范圍后，通過適當地調節壓力值來改變粒徑大小。如今，就沒有必要再按照以前的老方法做了。所有的八次測試均在100nm左右，粒徑及其均勻。

圖6： 在一個批次中運行的平均粒徑

結論：

    DLS在線系統與Accurins的生產過程結合在一起，通過找出適宜的條件來整個批次的粒徑符合規格的要求。采用在線的測試手段，可減少為了獲得預期的乳粒粒徑而改變工藝再去評估其是否符合的時間。此外， 產品質量在線監控要遠比拿著脫線批次的樣品去實驗室檢測好的多。DLS動態光散射在線是一種非常有價值的過程分析技術。