脂質體(Liposome)利用磷脂和膽固醇模擬"細胞"的質膜系統結構的人工合成膜,能夠作為一種劑型應用于藥物傳輸。脂質體的最大優勢就是具有非常好的人體生理相容性,人體對其排斥反應特別小,還可以對其進行各種功能修飾,以延伸其功能性。
近年來脂質體成為發展最為迅速的制劑劑型之一,是由于其無論在安全性還是有效性上都有其獨一無二的優勢,但是它被業內稱為“高端復雜注射劑”,也是因為其獨一無二的優勢導致的復雜制備工藝,從而需要進行特殊的工藝化定制生產設備。
脂質體生產的關鍵技術是對粒徑的控制技術,脂質體的粒徑控制是脂質體制備過程中的基礎。有機相與水相水化形成脂質體后往往其粒徑的大小和分布不符合要求,必須予以適當的整粒,也就是我們常說的粒徑控制。
而目前可以用于減小粒徑的方式也較多,主要有:超聲波、剪切、均質、擠出四種。
脂質體的膜結構主要由磷脂和膽固醇組成,由于具有兩親性,親水頭部聚集朝向一側,疏水尾部朝向另一側,形成較為穩定的具有雙分子層的封閉囊泡結構。
磷脂都有一定的相變溫度,當脂質體溫度在磷脂相變溫度時,質膜的流動性較好,表現為柔性,此時通過PC濾膜較為溫和的剪切力即可有效的減小脂質體粒徑,并使其分布控制在很好的范圍之內。
膽固醇在脂質體結構中起穩定性作用,當環境條件改變(如溫度、滲透壓、pH等)時,能起到增強脂質體結構穩定性的作用。
剪切法
剪切法是將樣品粒子高速通過定轉子之間的狹窄縫隙,這樣可形成非常劇烈的湍流,并通過機械傳動結構所傳遞的能量對樣品粒子進行高線速度的剪切,使樣品粒子達到細化的效果。
剪切設備在脂肪乳的制備過程中是非常重要的一個設備,在脂質體領域的應用相對較少。這是因為,脂質體的結構較為柔弱,在減小粒徑的過程中需要吸收一定的能量,但能量不能過大,否則容易造成脂膜結構的損壞。
而剪切的特點在于能量過大,控制不慎則容易過度,造成脂質體的破損。
所以,剪切設備在應用于脂質體粒徑控制的時候,常常需要將剪切技術和混合、攪拌技術相結合,設計特定的容腔結構、定轉子結構和縫隙大小,并在工藝過程中對傳質、傳熱和力學(粒子表面張力和應力)分析的研究要比較深入,并有理論計算基礎,這樣才能用好。
正是由于這種特殊性,剪切在脂質體粒徑控制的應用中使用較少,但往往有特殊要求的應用場合中會比較有優勢,比如:部分特殊被動載藥型脂質體、多囊脂質體等。
剪切也常作為一種前處理過程技術,與均質、擠出設備配套使用。
均質法
均質法就是利用脂質體溶液從狹縫中噴出時產生的巨大壓力差,使粒子產生巨大的爆破作用,同時由于高速噴射而出,與沖擊環內側的撞擊力及粒子之間的剪切力共同作用,使粒子達到粒徑減小的效果。
均質閥是該方法的關鍵設備,它有三個組件:均質閥座,均質閥芯和沖擊環。均質閥座與均質閥芯預先貼合,當樣品輸送至均質單元時,樣品通過前端流道進入均質閥座孔道內,因為前端流路管道比均質閥座的孔道大,造成樣品內部能量急劇增加,同時將均質閥座和均質閥芯之間留出一條縫隙,讓樣品粒子由此縫隙高速噴出到沖擊環內側,發生撞擊后噴射而出,從而完成均質過程。
該過程中均質閥座與均質閥芯之間的貼合緊密度將直接影響樣品沖破縫隙所承受的阻力,此阻力的大小即為均質的壓力,一般來說阻力越大,即均質壓力越高、爆破力越強、噴出速度越高,所形成的粒子間剪切力、與沖擊環之間的撞擊力也越強,均質能力就越強,粒徑就越小。而均質壓力大小的調節通過調節均質閥座與均質閥芯之間的貼合緊密度來實現。
除均質閥座與均質閥芯之間的貼合緊密度影響外,均質閥座的出口釋放距離也極為重要(一般稱均質閥座邊寬),可以理解為,能量一定的情況下,邊寬越窄,能量損耗越小,其噴射出的速度就越高,均質效果也就越好。
擠出法
擠出法是根據脂質體的結構性質的特點,在高于磷脂相變溫度的前提下,施加一定壓力,使脂質體粒子通過濾膜,利用濾膜孔徑的剪切力來減小脂質體粒徑,控制粒徑分布。由于濾膜的孔徑固定,脂質體粒子在通過濾膜后其粒徑大小可有效控制在濾膜孔徑大小的附近,一般波動范圍會在±10%內。
所以通過優化擠出法工藝,可將脂質體的粒徑分布控制在0.01~0.03這個非常窄的范圍內。而脂質體擠出法工藝最主要的影響因素是擠出溫度、擠出壓力和擠出濾膜的選擇。擠出濾膜的使用方式又可以分為兩種,即采用單層膜的梯度擠出和采用多層膜的疊加擠出。