馬爾文儀器公司用于給藥系統(tǒng)的脂質(zhì)體表征

　　作者：Pauline Carnell，馬爾文儀器公司高級(jí)應(yīng)用科學(xué)家；Mike Kazsuba，馬爾文儀器公司技術(shù)支持經(jīng)理

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　　用于給藥系統(tǒng)的脂質(zhì)體表征

　　馬爾文儀器公司的高級(jí)應(yīng)用科學(xué)家Pauline Carnell和技術(shù)支持經(jīng)理Mike Kazsuba探討了納米顆粒跟蹤分析技術(shù)以及光散射技術(shù)在表征脂質(zhì)體作為藥物載體中的應(yīng)用及效果。

　　脂質(zhì)體是一種重要的給藥載體，已獲批用于多種治療配方。脂質(zhì)體由磷脂質(zhì)組成，具有單層或多層結(jié)構(gòu)，擁有親水內(nèi)層和疏水外層，可制成不同大小的顆粒。這些顆?？蛇M(jìn)行生物降解，基本無毒。為重要的是，它既能封裝親水物質(zhì)，又能封裝疏水物質(zhì)。此外，通過修飾脂質(zhì)體表面，還可對(duì)特定生理部位進(jìn)行靶向給藥，延長(zhǎng)脂質(zhì)體在體內(nèi)的留存時(shí)間，并可用于設(shè)計(jì)診斷工具。

　　正如其他類似的研究，應(yīng)用脂質(zhì)體的關(guān)鍵在于確保其物理特性與用途相符。例如，脂質(zhì)體進(jìn)入人體后會(huì)如何反應(yīng)?脂質(zhì)體是否足夠穩(wěn)定從而保證靶向性?粒度是否適合臨床應(yīng)用，或者是否會(huì)在血液循環(huán)中消失?

　　了解脂質(zhì)體制劑的粒度、濃度和zeta電位能幫助人們預(yù)測(cè)它在生物體內(nèi)的變化趨勢(shì)，而帶電脂質(zhì)體與相反電性的分子關(guān)系也能通過測(cè)量?jī)烧弋a(chǎn)生的聚合物的zeta電位進(jìn)行監(jiān)控。這些因素對(duì)藥物傳輸?shù)挠行跃哂酗@著影響，尤其是當(dāng)藥物配方研究員認(rèn)為某種脂質(zhì)體適合傳輸載體時(shí)，應(yīng)綜合考慮以上因素。因此，能提供全面數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)對(duì)配方設(shè)計(jì)過程大有裨益。納米顆粒跟蹤分析技術(shù)和動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)正是其中兩種重要的分析方法，為脂質(zhì)體研究提供重要信息。

　　納米顆粒跟蹤分析技術(shù)

　　納米顆粒跟蹤分析技術(shù)(NTA)使用激光散射來檢驗(yàn)溶液中的納米粒度(圖1)。使用該分析方法，研究人員能夠觀察到單個(gè)粒子并跟蹤其布朗運(yùn)動(dòng)軌跡，從而基于單個(gè)粒子在短時(shí)間內(nèi)快速制出每個(gè)粒子的粒徑分布圖。

　　使用科學(xué)數(shù)碼攝相機(jī)可以捕捉溶液中顆粒的散射光，儀器軟件可逐幀跟蹤每個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡(圖2)。

　　顆粒的運(yùn)動(dòng)速度與由斯托克斯-愛因斯坦方程(圖3)計(jì)算出來的球體等效流體力學(xué)半徑相關(guān)。NTA技術(shù)能逐粒計(jì)算粒度，且因有影像片段作分析基礎(chǔ)，用戶可表征實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

　　NTA技術(shù)能讓研究人員在同一時(shí)間觀察單個(gè)納米顆粒，因此除基礎(chǔ)的粒度分析以外，還能測(cè)定每個(gè)脂質(zhì)體的相對(duì)光散射強(qiáng)度等。將數(shù)據(jù)結(jié)果與另行測(cè)得的粒度數(shù)據(jù)繪成坐標(biāo)圖，能夠更加細(xì)致地分辨出由不同折射率(RI)或材料構(gòu)成的顆粒。憑借這一功能，研究人員可探究納米級(jí)藥物輸送載體(如脂質(zhì)體)所封裝的內(nèi)容是否有所不同：空心脂質(zhì)體的折射率(光散射能力)可能低于載有較高折射率物質(zhì)的脂質(zhì)體。這樣的差異讓人們得以區(qū)分大小相似的脂質(zhì)體。此外，NTA的單個(gè)粒子檢測(cè)系統(tǒng)使得顆粒濃度測(cè)量成為可能。

　　粒度和zeta電位

　　脂質(zhì)體與細(xì)胞在體內(nèi)發(fā)生作用的位置很大程度上是由脂質(zhì)體的粒度決定。掌握脂質(zhì)體制劑的zeta電位有助于預(yù)測(cè)脂質(zhì)體在體內(nèi)的變化趨勢(shì)。顆粒的zeta電位是指顆粒在特定媒介中獲得的總電荷。以基因治療為例， zeta電位的測(cè)量可用于優(yōu)化特定脂質(zhì)體與各種DNA質(zhì)粒的比率，從而將配方的聚集度降到(圖4)。

　　動(dòng)態(tài)光散射(DLS)是一項(xiàng)相對(duì)成熟的、廣泛應(yīng)用的脂質(zhì)體表征技術(shù)。此外，由于zeta電位也是一項(xiàng)重要參數(shù)，能夠同時(shí)測(cè)量粒度和zeta電位的分析系統(tǒng)也日漸普及，馬爾文儀器公司的Zetasizer Nano系統(tǒng)正是其中之一。一般而言，研究人員使用動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)測(cè)量粒度，采用激光多普勒微電泳技術(shù)測(cè)量zeta電位。

　　由顆粒布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的光散射也是DLS技術(shù)的核心所在。DLS技術(shù)測(cè)量散射光強(qiáng)度隨時(shí)間變化產(chǎn)生的波動(dòng)，并確定顆粒的擴(kuò)散系數(shù)。在此基礎(chǔ)上利用斯托克斯-愛因斯坦方程將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為粒度大小分布情況。

　　使用激光多普勒微電泳技術(shù)測(cè)量zeta電位時(shí)，向分子溶液或顆粒分散液施加電場(chǎng)，這些顆粒便會(huì)以一定的速率移動(dòng)，而該速率正與zeta電位相關(guān)。通過測(cè)定該速率能夠計(jì)算出電泳遷移率，并據(jù)此算出顆粒的zeta電位和zeta電位分布。

　　結(jié)論

　　脂質(zhì)體的物理表征對(duì)于理解脂質(zhì)體在各種應(yīng)用中的適用性十分重要，快速、可重復(fù)的表征是研發(fā)及質(zhì)量管控過程中的一個(gè)重要考慮因素。本文介紹的技術(shù)能夠提供脂質(zhì)體制劑的粒度、濃度、zeta電位等補(bǔ)充信息。(結(jié)束)

　　圖片說明：(僅供參考-高清圖片另行提供)

　　圖1：納米顆粒跟蹤分析技術(shù)效果展示圖

　　圖2： 圖中光點(diǎn)為布朗運(yùn)動(dòng)中的粒子

　　圖3：斯托克斯-愛因斯坦方程

　　圖4：陽離子脂質(zhì)體(帶正電)與DNA(質(zhì)粒)的絡(luò)合