納米藥物研究近些年主要著重在藥物的傳遞方向并發(fā)展迅猛。納米??梢杂行p少毒性和副作用。所以,控制這些納米粒的粒徑大小自然就相當(dāng)嚴(yán)格了。以前我們檢測產(chǎn)品的粒度大都是在實(shí)驗(yàn)室完成的,然而現(xiàn)在我們也可以在制備過程中進(jìn)行在線檢測。這篇應(yīng)用講解了BIND醫(yī)療公司在英國劍橋MA完成這一開拓性的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)舉——將動態(tài)光散射技術(shù)運(yùn)用到給藥納米載體Accurins的生產(chǎn)線上。
介紹
BIND醫(yī)療是一家生物醫(yī)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(yī)療媒介的載體的能力,我們正在研發(fā)一種新穎的靶向療法的納米科技可行平臺。
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(nèi)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(dá)到預(yù)期的拜托調(diào)理素的作用(免疫)和血液循環(huán)時網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)里的細(xì)胞吞噬作用。
80nm-120nm大小的納米粒經(jīng)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(xué)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(zhì)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(dāng)重要,它決定了終藥物產(chǎn)品的整個粒度分布。有很多因素會影響乳滴的大小。包括原料特性,配方,均質(zhì)機(jī)的性能,和生產(chǎn)過程的設(shè)置參數(shù)等等。整個過程主要就是通過控制均質(zhì)機(jī)的來調(diào)節(jié)批次的粒徑大小。
Bind公司目前在研究一款用于臨床的產(chǎn)品-BIND-014,也是一種在研發(fā)的Accurin,它用于運(yùn)載多烯紫杉醇(傳遞前列腺癌薄膜抗體PSMA)到實(shí)體瘤和癌細(xì)胞上面。這里所有試驗(yàn)都是圍繞著BIND-014 Accurin來展開的。
圖1: BIND Accurins 技術(shù)
在線DLS動態(tài)光散射
動態(tài)光散射(DLS)是亞微米粒子首先選的粒徑檢測方法。 DLS 運(yùn)用了小顆粒在液體中做無規(guī)則的布朗運(yùn)動原理, 系統(tǒng)檢測出顆粒做布朗運(yùn)動所產(chǎn)生的平移的擴(kuò)散系數(shù), 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(kuò)散系數(shù),
KB= 波爾茲曼系數(shù),
n= 黏度,
R= 粒子半徑。
動態(tài)光散射技術(shù)DLS數(shù)幾十年一直是實(shí)驗(yàn)室里標(biāo)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(xiàn)在為客戶的生產(chǎn)線上安裝了許多臺跟蹤在線檢測產(chǎn)品的粒度儀。PSS在線系統(tǒng)會隨機(jī)從生產(chǎn)線上抽取一只樣品,進(jìn)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(xù)不斷地重復(fù)檢測。
(如果2所示)。 一個完整的檢測循環(huán)大約需要2分鐘, 這樣就可以持續(xù)地將產(chǎn)品的粒度信息提供給監(jiān)測整個生產(chǎn)操作的工程師。
圖2: 攜帶自動稀釋的動態(tài)光散射DLS系統(tǒng)的簡化圖。
實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié):
PSS在線DLS系統(tǒng)安裝在高壓均質(zhì)機(jī)的下游,設(shè)計成每2分鐘可在生產(chǎn)線上進(jìn)行抽取乳液。DLS的流體系統(tǒng)將乳液在水中稀釋,類似于下游的Accurin運(yùn)載方法,在一個流動型的樣品池里將樣品自動稀釋到的目標(biāo)濃度,也就是能符合檢測的散射光強(qiáng)度300KHZ(300KCt/sec)。
三個批次的檢測結(jié)果如下:
后在通過調(diào)節(jié)壓力后,才將后的四個粒徑拉回到原來的目標(biāo)值。
結(jié)果:
*次實(shí)驗(yàn)(圖3 和圖4)結(jié)果表明了壓力與粒徑的關(guān)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(zhì)機(jī)壓力VS粒子粒徑
圖4 壓力和平均粒徑的關(guān)系。
第二批次的實(shí)驗(yàn),在1000 psi內(nèi)調(diào)節(jié)壓力,壓力降低, 初的平均粒徑就比目標(biāo)粒徑偏低了5到7個nm的粒徑,隨后的幾個點(diǎn),壓力升高,平均粒徑就比目標(biāo)粒徑增大了5到10個nm。
圖5 均質(zhì)機(jī)壓力VS 粒徑
后一組測試數(shù)據(jù)是來自使用在線粒度儀檢測的*次臨床批次。雖然BIND公司之前有操作規(guī)程,在粒徑超出目標(biāo)粒徑范圍后,通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)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(yùn)行的平均粒徑
結(jié)論:
DLS在線系統(tǒng)與Accurin的生產(chǎn)過程結(jié)合在一起,通過找出適宜的條件來整個批次的粒徑符合規(guī)格的要求。采用在線的測試手段,可減少為了獲得預(yù)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(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)控要遠(yuǎn)比拿著脫線批次的樣品去實(shí)驗(yàn)室檢測好的多。DLS動態(tài)光散射在線是一種非常有價值的過程分析技術(shù)。