获取正确的脂质纳米颗粒配方，确保有效的药物递送

沃特工作人员

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阅读时间：6分钟
脂质纳米颗粒mRNA疫苗

在抗击新冠肺炎的斗争中，一项技术正悄然改变着我们对抗这种致命病毒的方式——脂质纳米颗粒（LNPs）。

这些微小的囊泡是遗传物质的理想载体，能够将其包裹并直接运送至细胞内部。它们如同保护屏障，既能防止信使RNA在体内降解，又能确保其精准递送至细胞内的特定位置。

脂质纳米颗粒mRNA疫苗的图像

在COVID-19疫苗的背景下，由脂纳米颗粒（LNPs）携带的信使RNA（mRNA）会指导人体细胞产生冠状病毒（SARS-CoV-2）表面的刺突蛋白。这一过程能触发免疫反应而不引发疾病，从而使人体在遭遇真实病毒时做好防御准备。

这种对纳米脂质体（LNP）制剂的创新应用，已成为莫德纳和辉瑞公司开发mRNA新冠疫苗的关键技术。其广受欢迎的原因显而易见：

  • 它们将遗传物质封装在亚微米级大小的脂质囊泡内。
  • 它们能够运送大型生物有效载荷。
  • 它们具有低免疫原性，可降低不良免疫反应的风险。
  • 它们适用于大规模生产工艺，能够实现疫苗的快速生产。

然而，与所有生物制剂一样，LNP制剂可能存在物理不稳定性，形成聚集体并产生沉淀。 subvisible particles (SVPs)因此，需要对LNP进行适当的配方设计，并对其物理和化学稳定性进行评估。

脂质纳米颗粒（LNP）的稳定性指其在时间推移中维持结构完整性、防止降解或聚集的能力。这类由磷脂、胆固醇等脂质构成的纳米颗粒广泛应用于药物递送、基因治疗及诊断等领域。确保LNP稳定性对保障其在这些应用中的高效安全性能至关重要。 LNP的稳定性受脂质组成、粒径、表面电荷及环境条件等因素影响。研究人员正持续探索增强稳定性的新策略，包括使用稳定剂、优化配方参数及表面修饰技术。理解并提升LNP稳定性，对开发高效可靠的纳米药物和生物医学技术具有重要意义。

重新定义LNP配方：背景化膜成像的强大功能

美国药典787和788标准中的亚可见颗粒检测是评估脂质纳米颗粒制剂的关键流程。然而，788标准中的方法1（即光遮蔽法）被认为不适用于测量脂质体和胶体悬浮液等复杂溶液。该局限源于光遮蔽法无法有效处理复杂基质。 因此，USP 788建议采用膜显微镜法（药典方法2）来测量脂质体制剂。

背景膜成像（BMI）作为膜显微镜技术的现代形式，以其在高通量、小体积条件下表征亚可见颗粒的卓越效能而备受瞩目。 Aura System 采用该方法，利用BMI在全面高效的颗粒表征方面的能力。

理解脂质纳米颗粒配方与应力对产品稳定性的影响

应力因素（包括温度、pH值及机械力的变化）会显著影响生物制药产品的稳定性，可能导致蛋白质聚集，从而损害产品的疗效与安全性。

例如，显著的热应力会破坏脂质体制剂的结构，增加脂质纳米颗粒（LNP）的溶解度，从而导致膜上捕获的不溶性颗粒减少。相反，冻融过程会产生更多不溶性LNP聚集物，增加BMI检测中的亚可见物计数，其行为与大多数蛋白质制剂中热诱导聚集类似。

在最近的一次 study我们分析了两个脂质纳米颗粒样本，每个样本分别配制在不同的缓冲液中。随后，这些样本被置于温度和冻融应力条件下进行测试。 奥拉GT系统 并采用SYBR™ Gold Assay（赛默飞世尔科技）来表征应力作用下脂质纳米颗粒样品中的核酸逃逸现象，并定量分析其稳定性和纯度。

图1. 样品A和样品B经不同缓冲液处理后的亚可见颗粒计数（>2 μm/mL）。
图1. 样品A和样品B经不同缓冲液处理后的亚可见颗粒计数（>2 μm/mL）。

Figure 1 shows the >2 μm/mL subvisible particle concentrations for Sample A and Sample B formulated in three separate buffers: acetate, glycine and PBS. All particle measurements showed significant particle concentrations (>1.5E6/mL) across all conditions, with good repeatability (CVs <15%). In addition, both samples exhibited subvisible particle formation that remained consistent and did not vary beyond measurement uncertainty with buffer type. 

核酸释放与应力样本覆盖率之间的关联

即使使用知名商业开发商的样品，准确预测脂质纳米颗粒（LNP）药物的质量也颇具挑战。每种配方都有其独特的颗粒分布特征，LNP配方也不例外。这在亚可见颗粒的稳定性研究中是一个普遍现象。

通过荧光膜显微镜（FMM）技术应用SYBR Gold检测试剂，Aura GT系统在高通量、小体积检测中同时评估样本的稳定性和纯度，从而解决这一难题。该系统能够在更早阶段实现精确的脂纳米颗粒表征，覆盖从初期研发直至最终产品放行的全过程。

在图2中，我们深入观察了样品A在施加应力前及冷冻-解冻后的亚可见粒子图像。 经冻融处理的膜样本图像以三种成像模式呈现：（2a）BMI成像、（2c）SYBR Gold检测荧光成像以及（2e）BMI与SYBR Gold检测荧光的复合图像；而未受应力样本的图像则分别以（2b）BMI成像、（2d）SYBR Gold检测荧光成像以及（2f）BMI与SYBR Gold检测荧光的复合图像形式展示。

两组BMI膜图像均显示未受应力和受应力类型存在显著的亚可见颗粒形成。使用SYBR Gold试剂对未受应力和冷冻解冻样本进行染色后，受应力样本呈现大面积强荧光信号，表明存在被核酸物质包覆的不溶性样本；而未受应力样本则未见荧光信号。

图2：样品A在无应力及冻融条件下的亚可见粒子图像。蓝色标尺长度为100微米。冻融条件下：(a) BMI图像，(c) SYBR Gold检测荧光图像，(e) BMI与SYBR Gold检测荧光图像叠加图。 无应力条件（b）BMI图像、（d）SYBR Gold荧光检测图像及（f）BMI与SYBR Gold荧光检测图像叠加图。
图2：样品A在无应力及冻融条件下的亚可见粒子图像。蓝色标尺长度为100微米。冻融条件下：(a) BMI图像，(c) SYBR Gold检测荧光图像，(e) BMI与SYBR Gold检测荧光图像叠加图。 无应力条件（b）BMI图像、（d）SYBR Gold荧光检测图像及（f）BMI与SYBR Gold荧光检测图像叠加图。

正确LNP制剂的重要性

冻融循环会显著增加亚可见颗粒的形成，而热应力则能显著降低两种样本中的亚可见颗粒浓度。相较于蛋白质制剂，这种热应力效应看似非传统。但考虑到脂质纳米颗粒（LNP）的组成，并结合文献研究，我们得以理解这一现象：强烈的热应力会破坏脂质体制剂结构，提高LNP溶解度，从而减少膜上捕获的不溶性颗粒。

另一方面，冻融过程会产生更多不溶性聚集体，从而增加亚可见颗粒计数（如BMI所示），其行为与大多数蛋白质制剂中热诱导的LNP聚集体相似。 亚可见颗粒稳定性的核心规律在于：每种制剂均呈现独特的颗粒特征，脂质纳米颗粒亦不例外。另一关键数据点是：经冻融处理的脂质纳米颗粒在SYBR Gold染色检测中呈现显著信号，而未受应力的样本则无此现象，表明此类应力条件下存在独特的核酸渗漏或破裂行为。

总结

利用脂质纳米颗粒作为药物递送技术是一个精密的过程，需要最佳配方配合严谨评估，以确保其疗效不受影响。

低体积、亚可见粒子的测量必须精确进行，才能正确评估脂质纳米粒子的稳定性。然而，传统方法可能无法满足您所需的精度、速度或灵活性。

Aura GT 该系统解决了这些难题，为脂质纳米颗粒（LNPs）的亚可见颗粒分析提供了从早期研发到产品放行的完整解决方案。

参考文献

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9238147/
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8604799/
  3. https://www.nature.com/articles/s41422-022-00647-5
  4. https://www.waters.com/nextgen/global/library/application-notes/2025/accurate-particles-characterization-in-lipid-nanoparticle-therapies.html
  5. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022354921005001