PSS粒度儀在脂質(zhì)體應(yīng)用

1.  引言

脂質(zhì)體是制藥工業(yè)中常規(guī)使用的雙層囊泡，通常用于醫(yī)藥中靶向藥物的研發(fā)。脂質(zhì)體由磷脂組成，磷脂的極性末端連接到非極性鏈上，自組裝成雙層囊泡，極性末端面向水介質(zhì)，非極性末端形成雙層。在醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用中脂質(zhì)體經(jīng)常在原料藥中使用。如果API屬于親水性，那么將進入親水基團內(nèi)部，如果不是，將進入疏水基團夾層內(nèi)，如圖1所示。

圖 1. 用于藥物輸送的脂質(zhì)體 

獲批的使用脂質(zhì)體遞送的藥物之一Doxil，是一種阿霉素的重新配制版本。阿霉素藥物位于聚乙二醇 (PEG) 涂層脂質(zhì)體的親水袋中。PEG涂層有助于逃避免疫系統(tǒng)的檢測和破壞，提高穩(wěn)定性并延長循環(huán)半衰期。脂質(zhì)體的其他應(yīng)用包括生物技術(shù)（siRNA 遞送、抗體遞送）和美容（乳液和面霜等）等領(lǐng)域。 

脂質(zhì)體可以根據(jù)它們的層狀結(jié)構(gòu)（單一的多層囊泡）、大小（小的、大的或巨型的）和制備方法進行分類。脂質(zhì)體的主要類型是小單層囊泡（SUV）、小多層囊泡（SMV）、多層囊泡（MLV）、大單層囊泡（LUV）和巨型多層囊泡（GMV）。 

脂質(zhì)體的大小和載入脂質(zhì)體的藥物量在藥物的藥代動力學(xué)和藥效學(xué)參數(shù)中起著關(guān)鍵作用。因此，準(zhǔn)確快速地測量脂質(zhì)體的大小對于新型有效的藥物輸送系統(tǒng)至關(guān)重要。 

圖 2. Nicomp N3000 DLS系統(tǒng)

大多數(shù)脂質(zhì)體為亞微米（~20 – 250 nm），常見的粒徑分析技術(shù)是動態(tài)光散射 (DLS)，例如 Entegris Nicomp 系統(tǒng)，圖 2。一些新型較大的 GMV 脂質(zhì)體對于 DLS 分析來說太大（>5 µm )，并且可以使用 Entegris AccuSizer 單粒子光學(xué)尺寸 (SPOS) 系統(tǒng)進行測量，圖 3。 

圖 3. 帶有 SIS 采樣器的 AccuSizer SPOS 系統(tǒng)

2.  加工過程中的尺寸測量

Nicomp 和 AccuSizer 都用于在制造過程中（例如通過濾膜擠出）精確測量脂質(zhì)體的大小。 第一組結(jié)果，如圖4至圖6所示，顯示了當(dāng)脂質(zhì)體通過減小尺寸的膜過濾器擠壓時，Nicomp DLS系統(tǒng)的尺寸結(jié)果。 

圖4：擠出前的脂質(zhì)體大小

圖5：脂質(zhì)體通過0.4μm膜三次擠壓后的大小

圖6.脂質(zhì)體通過0.1微米膜三次擠壓后的尺寸

采用摻糖脂膜水化法制備了巨型多層囊泡(GMV)脂質(zhì)體。然后，通過離心法和通過膜過濾器的擠壓來減小尺寸。使用AccuSizer SPOS系統(tǒng)監(jiān)測脂質(zhì)體大小的變化，如圖7至圖10所示。 

圖7.離心前的GMV脂質(zhì)體

圖8.離心后的GMV脂質(zhì)體

圖9.通過5μm濾膜擠壓后的GMV脂質(zhì)體

圖10.通過10μm濾膜擠壓后的GMV脂質(zhì)體

3.  陽離子包衣脂質(zhì)體

由陽離子脂質(zhì) DOTAP（N-[1-（2,3-二油酰氧基）丙基]-N,N,N-三甲基甲基硫酸銨）組成的脂質(zhì)體已被證明是陰離子 RNA 和 DNA 核苷酸的有效載體。

陽離子脂質(zhì)體提供的優(yōu)勢包括核苷酸的高包封效率和由于脂質(zhì)雙層上的整體陽離子靜電荷而導(dǎo)致的高細(xì)胞攝取，為了防止血清誘導(dǎo)的聚集，陽離子脂質(zhì)體已被聚乙二醇化以增加循環(huán)壽命，并允許在腫瘤組織。

在加州大學(xué)戴維斯分校創(chuàng)建和研究的陽離子脂質(zhì)體包含用于封裝微 RNA 的陽離子脂質(zhì) DOTAP。脂質(zhì)體的大小至關(guān)重要，因為最終這些脂質(zhì)體會被靜脈注射到小鼠體內(nèi)。因此，最終尺寸不應(yīng)遠(yuǎn)大于 100 nm 左右。這些陽離子涂層脂質(zhì)體的尺寸結(jié)果如圖 11 所示。 

圖 11. 陽離子涂層脂質(zhì)體大小結(jié)果

4.  長循環(huán)脂質(zhì)體

加州大學(xué)戴維斯分校 Ferrara 實驗室研究的另一種脂質(zhì)體用 Cu 標(biāo)記，用作納米示蹤劑，通過正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 改善頭頸部腫瘤的可視化。 這種脂質(zhì)體是一種特殊配方，是 HSPC / 的標(biāo)準(zhǔn)化組合cholesterol/DSPE-PEG2K，它創(chuàng)造了一種高度穩(wěn)定、長循環(huán)的脂質(zhì)體 (LCL)，適用于許多不同的應(yīng)用。在此配方中，使用摩爾比為 55.5:39:5.0 mol/mol/mol 的 HSPC/膽固醇/DSPE-PEG2K，然后用 6-BAT-PEG-脂質(zhì)功能化以進行 Cu 放射性標(biāo)記。Cu 脂質(zhì)體在各種癌癥中積累，提供敏感的示蹤劑和納米治療藥物生物分布的指示。 

Cu LCL脂質(zhì)體的大小如圖12所示。

圖 12. Cu 標(biāo)記的 LCL 脂質(zhì)體大小結(jié)果

5.    熱敏脂質(zhì)體

此外，熱敏脂質(zhì)體已被制備，以提高熱誘導(dǎo)釋放這些粒子的內(nèi)容物在特定的目標(biāo)位點。在一項研究中， 在含有熱敏脂質(zhì)體(LTSLs)的裂解脂質(zhì)核心中，阿霉素(Dox)和銅(CuDox)之間形成了pH敏感復(fù)合物。這些脂質(zhì)體由DPPC：DSPE-PEG2k：MPPC（86：4：10，摩爾比）組 成，其中DPPC為1，2-二脂酰基-sn-甘油-3-磷酸膽堿，DSPE-PEG2k為1，2distearoyl-snglycero-3- phosphoethanolamine-N-Methoxy聚乙二醇-2000，MPPC為 1-棕櫚酰基-2-羥基-sn-甘油-3-磷酸膽堿。將銅TEA脂質(zhì) 體(銅(II)葡萄糖酸銅、三甘氨酸胺(TEA)與非包封銅TEA 分離，誘導(dǎo)脂質(zhì)體膜上的鹽梯度。MPPC-Copper TEA脂質(zhì)體的大小如圖13所示。

圖 13. MPPC-銅 TEA 脂質(zhì)體

一旦這些脂質(zhì)體的制備和大小被驗證，它們就會通過TEA負(fù)載治療藥物阿霉素——阿霉素在TEA出來的時候進入脂質(zhì)體。

6    ZR-89 標(biāo)記脂質(zhì)體的 ZETA 電位

在另一項研究中，創(chuàng)建了 Zr-89 標(biāo)記的脂質(zhì)體，以評估長循環(huán)脂質(zhì)體在一周內(nèi)的藥代動力學(xué)。放射性被隔離在親水性內(nèi)腔、脂質(zhì)雙層或脂質(zhì)體表面。本研究中的脂質(zhì)體在 Nicomp DLS 系統(tǒng)上測量了大小分布，值范圍為 114-120 nm。

還使用相位分析光散射模式 (PALS) 和浸池在 Nicomp 上測量了 zeta 電位。測量設(shè)置包括在電極之間 0.4 厘米的間隙上施加 12 V/cm 的電場，并使用 Smoluchowski 極限。多次測量的結(jié)果如圖 14 所示。

圖 14. NH2-Peg2K 脂質(zhì)體的 Zeta 電位結(jié)果 

參考資料

[1] Aoki, N. & Hashimoto, M., Hashimoto Electronic Industry CO. and Yoshimura, T. Liposome Engineering Laboratory, Measurement of Liposome Size Distribution Using Nicomp 380 and AccuSizer 780 AD, presentation, July 2013

[2] Thanks to Elizabeth Ingham, Azadeh Kheirolomoom and Jai Seo from the Dr. Katherine Ferrara Lab in the Department of Biomedical Engineering at UC Davis for sharing these data and helping to create this document

[3] Mahakian, L. et.al., Comparison of PET Imaging with 64Cu-Lipsomes and 18F-FDG in the 7,12-Dimethylbenz[a] anthracene (DMBA)-Induced Hamster Buccal Pouch Model of Oral Dysplasia and Squamous Cell Carcinoma, Mol Imaging Biol (2013)

[4] Kheirolomoom, A. et.al., Complete regression of local cancer using temperature-sensitive liposomes combined with ultrasound-mediated hyperthermia, Journal of Controlled Release, 172 (2013)

[5] Seo, J. et.al., The pharmacokinetics of Zr-89 labeled liposomes over extended periods in a murine tumor model, Nuclear Medicine and Biology 42 (2015)