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脂质体的粒径控制(六):常用脂质体挤出器

时间:2020-7-8 16:52:49  


导读

前两篇文章就#脂质体挤出技术##挤出设备#做了较为综合的介绍,而在进行脂质体挤出时,必须使用相应的设备。但每一台设备在最终定型成为标准品时,都会将各种性能要求、通用性、价格、使用便捷性等因素综合考虑,进行一定程度的取舍。正由于存在这样一个取舍过程,所以每台设备都各有其最适合、以及使用时存在一定弊端的项目和领域。


所以,如何选择最合适的挤出设备,就显得尤为重要。本文试就市售的#常用脂质体挤出器#一个较为详细的介绍。



 微量手推型挤出器 


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微量手推型脂质体挤出器的原理为:

采用密封的玻璃注射器,利用手推力作为动力,使一端针筒内的脂质体样品挤压后强制通过中部的PC滤膜,通过PC滤膜的剪切力减小脂质体的粒径,提高分布,然后回到另一侧的针筒;再次推动另一侧针筒的推杆,进行第二次挤出。多次挤出时重复上述过程即可。若挤出过程需要控温,则可以将设备整体置于热水浴中进行挤出。

此设备的优可以挤出非常小的样品量(0~1ml),样品无损耗,且挤出过程全程可见,非常适合于实验室微量样品的挤出要求
缺点手动挤出,压力未知,且挤出过程一般非常困难,玻璃注射器易损坏
此设备整体价格成本较低,所以非常适合于实验室的探索性实验使用。

 罐体式脂质体挤出器 

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罐体式脂质体挤出器的原理是:

以高压氮气作为动力,将脂质体样品进行挤压,使其通过下部的PC滤膜及其支撑组件,过膜时PC膜产生的剪切力可使脂质体样品的粒径减小,分布提高。

此设备的优势

  1. 气体直接压送样品通过PC膜,压力稳定,无脉冲波动,可有效确保所有的脂质体样品都通过了同样挤压力的挤压,均一性好

  2. 另一优势是可根据样品的体积来定制相应大小的高压容腔(如10ml,50ml,100ml,200ml,800ml,1000ml等),对应挤出盘组件的规格也有所差别(直径如25mm,47mm,90mm,142mm)。

缺点

  1. 所能提供的挤出压力较低(一般最大1000psi),对于很多处方不太成熟的脂质体品种或载药型的脂质体一般难以挤出,挤出速度非常慢,很多样品无法挤出

  2. 另一缺点在于,一般此类市售标准设备容腔自带夹套保温,但挤出盘处无保温夹套,所以挤出过程中会存在一定的低温区域,有时对挤出效果的影响较大

此类设备一般用于实验室脂质体样品挤出较多(1ml~1000ml),且尤其适合于处方成熟的空白脂质体样品的挤出。部分也可采取多个并联使用的方式满足中试、生产产能的需求。

 气体增压型挤出器 

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此类脂质体挤出器的原理是:

以氮气或压缩空气作为动力源输入,气缸对输入气源进行增压后,通过活塞将预先装入容腔内的脂质体样品进行挤压,使其通过PC滤膜及其支撑组件,过膜时所产生的剪切力可使得脂质体样品粒径减小,分布提高。

此设备的优势

  1. 能提供的挤出压力高(最高可达250bar/3600psi),基本能满足所有类型的脂质体样品挤出压力要求(各类处方成熟/尚未成熟的空白脂质体样品,各类载药型脂质体样品等);且挤出过程压力恒定,无波动

  2. 挤出的速度较快(较罐体脂质体挤出器一般可提升大约10~15倍);

  3. 样品容腔及挤出单元均带保温夹套,全挤出过程均为恒温,无温度波动

缺点挤出速度过快,有时会因预设压力过高而导致挤出速度过快,使得挤出效果达不到所需要求。所以此设备在使用时得特别注意需要摸索较为合适的挤出压力和挤出速度。

此设备的通用性相对较大,适合各类品种挤出。但由于原理决定了其单次挤出量不会太大(一般1ml~100ml),所以仅适合实验室使用。

 连续型挤出仪 

连续型脂质体脂质体挤出仪是由高压泵挤出盘通过阀门和管件连接而成。

高压泵将样品吸入,并输送至挤出盘,通过高压泵提供高压动力将样品从挤出盘中挤出,以达到粒径脂质体粒径控制的效果

由于泵是连续运行的,挤出仪的进、出料也是连续同时进行的,所以此类型挤出仪称为连续型脂质体挤出仪。

此类挤出仪的关键点有三个方面:

一、高压泵

高压泵一般有两种类型:高压柱塞泵高压隔膜泵,两类泵在脂质体的研发、中试及生产项目中均有较多使用。
从实验型和中式、生产型来考虑

  1. 实验型一般高压泵的流速范围为0~200ml/min,最高压力为250bar,与挤出盘连用时最小样品体积可小至5ml;

  2. 中式、生产型一般流速最高可到500~1000L/H,最高压力可以达到500bar(高压柱塞泵可到500bar,高压隔膜泵一般最高100bar),此时所需的样品体积量较大,一般样品体积范围推荐在5L~200L之间。

二、挤出盘

此类挤出仪所配套的挤出盘按直径来分一般建议选用:47mm、90mm和142mm
19mm和25mm由于通量太小,不适宜与高压泵连用。而293mm挤出盘由于样品损耗量较大,且滤膜购买不太便捷,一般情况也较少使用。
确定好挤出盘规格后,一般结合挤出工艺要求,如挤出几种不同的膜组?挤出时间要求?残留量要求?综合这三方面的因素即可确定挤出盘的直径、数量和连接方式,再与泵实现较好的连接就完成了主体配置设计或选型

三、过程控制部件

过程控制部件一般含阀门、管道、仪表(温度仪表和压力仪表)

  1. 阀门和管道的合理选用可保证挤出过程连续进行直至完成。中途无需停机换膜等操作。同一膜组不同次数的挤出、不同膜组不同次数的挤出等过程通过切换阀门即可完成操作。

  2. 温度和压力仪表的选用可监控挤出过程中的各点压力和温度,如有需要也可以与控制系统实现联动,以确保挤出工艺过程中的核心参数的稳定性及实时调节性。


总体来说,过程控制部件为标准配置外的附属配置,可结合工艺要求及清洗、灭菌要求合理选用。

关于脂质体粒径控制的相关交流到此篇已基本介绍完,后续会就生产上如何选择或设计脂质体粒径控制的设备和系统做交流。