【新应用】精准给药--连续制备负载核酸药物的纳米颗粒（二）

近年来，纳米颗粒被广泛应用于药物体内输送的领域，部分已经进入市场或处于临床试验研究阶段。

2020年以来，新冠疫情肆虐，自从科学家们研制出了mRNA疫苗后，脂质体纳米颗粒越来越得到关注，活性物质在体内的安全运输问题成为了一大难题。通过纳米颗粒对药物进行包裹，能够延长其在体内循环、释放的时间，有效提高药效，核酸类药物能通过这种负载方式获得更大的优势。

图1 釜式工艺（左）和连续流（右）中DNA和聚合物混合效果对比

而与传统的间歇釜式工艺相比，连续化的负载和组装更容易获得可重现的，稳定的高质量工艺和产品（图1），后者也逐渐成为了科学研究的重点。

澳大利亚新南威尔士大学的Martina教授，对负载核酸药物的纳米颗粒聚合物的连续制备这一研究领域进行了综述。

主要包括以下内容：

• 传统制备工艺中存在的缺陷

• 不同类型的连续流制备装置及原理

• 连续制备过程中对纳米颗粒粒径大小的影响因素

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  负载核酸通常有两种方法：
  

  

  图5. 使用流动组装制备核酸负载纳米颗粒的聚合物

  
  

  图5中所示的阳离子电荷取决于pH值(CO、LPO和LPOE是Loy等人给出的缩写，分别作为核心低聚物、脂质锚定的PEG12低聚物和不含谷氨酸的脂质锚定PEG12寡聚物）。

  表1. 使用流动装置制备核酸负载纳米颗粒所用聚合物的概述
  

  
  

  

  
  

  表1中探索了三种不同的体系和方法：

  两种水溶液的混合，分别含有聚合物和核酸、纳米沉淀 和基于液滴的微流体。

  
  

  
  

• Loy团队报道了一种负载siRNA核酸的聚合物纳米颗粒要优于釜式结果。

• Santhanes团队使用微通道纳米沉淀，成功制备了具有更小PDI的纳米颗粒。

• Naeini团队开发了一种在线混合系统，在壳聚糖-siRNA和壳聚糖-pDNA体系中，通过高雷诺数下的湍流混合，最大限度的减小了粒径和PDI，且能够通过调控核酸的浓度，来调节纳米颗粒的尺寸，同时保证了PDI小于0.2。

• 纳米颗粒是通过用核酸压实阳离子聚合物以形成复合物来形成的；

• 或者通常在阳离子聚合物或阳离子表面活性剂的帮助下，通过将带负电荷的负载包埋到中性的、通常是疏水性的聚合物中来形成的。

在单通道均相混合系统中，核酸和阳离子聚合物通过静电结合组装，可以通过改变离子强度、pH值以及聚合物的性质来得到不同性质的纳米颗粒；而在多相的系统中，可以通过T形通道口尺寸的调节，实现对纳米颗粒粒径的控制。

4.1 传质的影响

间歇釜中搅拌的工艺，由于其局部异质性高，生产的纳米颗粒分散性较高。相比之下，连续流技术能有效提高混合效率，粒径尺寸和PDI都要小于釜式条件。

4.2 流速即反应停留时间的影响

此外，两股物料的流速比对纳米颗粒的粒径也有较大的影响。在pDNA负载的脂质体聚合物纳米颗粒的研究过程中，人们尝试了水相:有机相3:1和5:1的不同条件，更低的流速比会形成更小的尺寸和PDI值。甚至在均相混合体系中，流速比亦对最终的实验结果有一定影响。

4.3 物料摩尔比的影响

N/P比指的是阳离子聚合物中的氨基氮（N）原子和核酸中的磷酸中磷（P）原子的摩尔比。

Koh团队研究发现，较高的N/P比通常能制备出更小粒径的纳米颗粒和更小的PDI值。

Protopapa团队通过图4的实验装置，同时对7种不同的N/P比进行测试。

此外，聚合物的结构、性质，核酸的类型，两者的浓度不同，都会对所得的纳米颗粒的粒径大小，及分布均匀性产生影响。

• 研究表明，负载药物的纳米颗粒的连续制备具有混合均匀、易于控制粒径分布和形态、高效率的优点；

• 目前，药物负载的纳米颗粒的连续组装已成为实验室和工业中的一种成熟技术。研究人员可以从各种装置设备中根据自己的研究需要来中进行选择；

• 连续组装相比于间歇釜中具有明显的优势，纳米颗粒的生产可重现性高，批次间的差异较小，这为扩大生产规模和实现临床应用提供了保障；

• 面对医药行业的飞速发展，对药物、疫苗在体内安全输送、给药的要求日益提高，纳米颗粒的连续制备必将成为加速纳米医药研究的重要实验工具。

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