NxGen技術-快速實現納米顆粒的放大生產
“微流控技術是制造脂質納米顆粒的***技術，對基因藥物的安全性和有效性至關重要，而微流控的混合通道是技術中的重中之重”
用于脂質納米顆粒自組裝的微流控混合通道
微流控混合技術：提升mRNA疫苗質量與生產效率的關鍵創新
mRNA-脂質納米顆粒 (mRNA-LNP) ，例如新冠肺炎疫苗LNP的生產，涉及將水相緩沖液中的RNA與溶解在乙醇中的脂質混合，觸發LNP自組裝。RNA和脂質的混合條件對藥品質量至關重要。在流體混合過程中，流體流動發生在從湍流到層流的連續流中。 湍流混合在我們的日常生活中很常見，例如，當我們用勺子攪拌茶時就有湍流產生。湍流發生于分子層面時，隨機性非常強，難以控制。在泡茶時影響可能不大，但新型、復雜的載藥納米顆粒要經過監管部門的批準程序，因此對生產管控要求更為嚴格。 微流控混合工藝涉及溶劑、緩沖液和至少五種不同化學物質分子之間復雜的分子間相互作用，這些相互作用會影響***終顆粒的物理特性。這些特性（例如粒徑）會影響它們在體內的路徑以及由此產生的免疫應答。因此，明確的顆粒特性對于確保藥品的安全性和有效性至關重要。 微流控混合可提供非湍流環境，實現在數毫秒內快速、受控且可再現地混合流體，從而使載藥納米顆粒在受控環境下不斷自組裝。微流控混合中對流體的操控達到了微米***，液體常流經不同長度和幾何形狀的通道。 微流控混合的幾個優點使其成為開發RNA疫苗和其他藥物遞方法的***選技術： 試劑耗量更少； 受控非湍流混合； 可調控的工藝參數，以優化顆粒特性； 占地面積小，***小化潔凈室空間需求； 批次間重現性。
與傳統方法相比，微流控技術在納米顆粒生產中的優勢
工藝和化學原料都會影響納米顆粒的制造。當基于脂質的納米顆粒***次用于小分子藥物遞送時，例如脂質體癌癥治療藥物Doxil阿霉素，它們是通過復雜的多步驟工藝產生的，包括薄膜水合，然后是高壓均質和超聲處理或通過納米多孔膜擠出。由此產生的脂質體結構為脂質雙分子層包裹水相。脂質體也用于臨床前研究，通過***先形成含有陽離子脂質的脂質體，然后將它們與核酸混合以允許靜電絡合來遞送基因。 在發現陽離子脂質具有細胞毒性后，研究人員開始使用pH敏感的可電離脂質來提高耐受性，這些脂質在生理pH下不帶電。與此同時，開發了第二代自下而上的自組裝方法，使溶解在乙醇中的脂質與溶解在水相緩沖液中的核酸相結合。該方法通過單***步驟即可獲得完整的顆粒生成和核酸絡合，簡化了生產流程，并實現了易放大的連續流形式。通過這種方法得到的脂質納米顆粒結構有別于脂質體，核酸被包裹在顆粒核心內。 研究人員發現LNP優于第***代脂質體，然而，這種方法依賴于湍流的產生，通過快速混合水相和乙醇試劑流來實現，例如T型混合器中產生的湍流。因此放大或縮小工藝具有挑戰性，并且需要大量的工藝再開發。
NxGen技術，助力mRNA疫苗開發與規模化生產
由進行開發的NanoAssemblr NxGen混合器，是微流控混合的***新***代技術，在保留了連續流生產優點的同時，能夠使得液體混合在更加可控的層流環境下進行。層流混合確保通過混合器的每***體積的液體具有***致的混合條件，從而使得制備的納米顆粒具有更強的批次內及批次間的可重復性。此外，可通過調節流速比 (FRR) 和總流速 (TFR) 等工藝參數來調整所生產顆粒的物理化學特性，從而影響LNP藥品的性能。 NanoAssemblr NxGen混合器 - 開發了這種新型混合器設計，能夠簡化單混合器放大，直接替代傳統混合器。NxGen設計在流路中采用了獨特的圓形結構，能夠在非湍流條件下獲得優異的混合效率和更高的單混合器流速。這種易放大設計的優點包括尺寸更小、篩選時的樣本和試劑耗量更少、靈敏度高、成本低、分析速度快、控制精確、及重現性高。 NxGen生產的顆粒能夠實現單混合器的流速范圍為1 mL/min到200 mL/min，高于T型混合器的常規報告流速。在200 mL/min的流速下，單個NxGen混合器在4小時的運行中可以包封8.5g mRNA（> 283000劑疫苗），是Classic混合器制備量的10倍。從另***個角度來看，Pfizer-BioNTech的新冠肺炎疫苗3期研究需要44000劑，或包封約1.32 g。因此，NxGen提供的***系列流速非常適合臨床前開發和直接轉移至臨床研究，而無需改變技術，從而***大限度地減少工藝再開發和風險。
非湍流混合比傳統的配方方法更有吸引力，因為微觀尺度上發生的物理現象促進了：
1 粒徑均勻的納米顆粒：通過非湍流混合，可以合成具有高均***性和適合納米應用的粒徑（約50-300 nm）的納米顆粒，從而可以控制液體流和混合條件。 2 更優的藥物裝載效率和儲存：盡管疏水性藥物可以被包封在脂質體中，但是由于在雙層界面處截留，包封率通常較低。NanoAssemblr NxGen進行制備的脂質體包封的藥物明顯多于超聲脂質體。此外，脂質體表現出良好的穩定性，并且在4 ℃和25 ℃下儲存八周后保持不受影響。 3 有前景的臨床應用遞送結果：微流控為核酸提供了更好的保護和穩定性。在***項使用基于微流控的核-殼納米顆粒的研究中，研究人員創建了***種新型脂質/聚合物混合納米組裝，由siRNAs絡合于反聚己內酯聚乙烯亞胺 (PCL-PEI) 膠束內部的親水核心，再包裹中性脂質膜。由微流控產生的核-殼納米結構對鎖定在核中的siRNA提供了更強的保護，以及在循環中更好的穩定性。此外，這些納米顆粒通過在體外和體內顯著下調EGFR（表皮生長因子受體）mRNA 和蛋白表達水平來抑制腫瘤生長。 4 將脂質體從實驗室轉移到臨床：與超聲處理或擠壓方法 (<5%) 相比，NanoAssemblr NxGen進行制備的脂質體制劑提高了蛋白載量 (20-35%) 。對于具有精確粒徑 (60–100 nm) 和PDI<0.1的高載量脂質體的生產進行優化更加容易。
放大納米顆粒的產量，用于臨床或工業生產
NxGen新型微流控混合器設計可從實驗室規模 (12 mL/min) 無縫放大至生產，并滿足GMP生產要求，到達48 L/h。此外，利用切向流過濾，可以實現可放大的下游處理工藝，支持以高產量微流控生產納米藥物。***后，該研究證實了使用不受限于規模的制造工藝，可快速、重復地制造納米顆粒，降低從實驗室到獲批產品的風險。
(文章來源于儀器網)
