脂質(zhì)體擠出器主要用于脂質(zhì)體的粒徑納米化減小與均一化，除納米級(jí)脂質(zhì)體、也可用于外泌體、人造細(xì)胞膜等制備過(guò)程，同時(shí)可以過(guò)濾物料中的大顆粒、沉淀以及無(wú)菌過(guò)濾。脂質(zhì)體擠出器可用于載藥脂質(zhì)體研發(fā)與生產(chǎn)、疫苗研制、基因傳遞等科研實(shí)驗(yàn)、化妝品研發(fā)生產(chǎn)等。
脂質(zhì)體是主要由磷脂雙分子層構(gòu)成的微小球體，磷脂雙分子層也是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分，磷脂分子因具有疏水和親水屬性，能在溶液中疏水端相互結(jié)合親水端相互結(jié)合，自發(fā)形成微小球狀的脂質(zhì)體。脂質(zhì)體擠出器用于制備脂質(zhì)體，粒徑控制精度高、分布窄、易操作、重復(fù)性高，在紫杉醇脂質(zhì)體、阿霉素脂質(zhì)體、兩性霉素B脂質(zhì)體、柔紅霉素脂質(zhì)體、多柔比星脂質(zhì)體、阿糖胞苷脂質(zhì)體、鹽酸伊利替康脂質(zhì)體等復(fù)雜注射劑型藥物制備過(guò)程中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

圖1 帶有磷脂雙分子層的脂質(zhì)體

脂質(zhì)體擠出技術(shù)充分利用了脂質(zhì)體磷脂雙分子層的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，在略高于磷脂相變溫度的條件下，通過(guò)一定的外部擠壓動(dòng)力，使脂質(zhì)體通過(guò)特定孔徑的聚碳酸酯膜，大粒徑或者多室脂質(zhì)體被膜孔的剪切破裂后迅速重新聚合成更小粒徑的脂質(zhì)體。由于聚碳酸酯聚碳酸酯膜的孔徑固定（如50nm，100nm，200nm，400nm, 1um等），且脂質(zhì)體用聚碳酸酯膜具有孔徑垂直于膜表面且分布均勻的屬性，多次經(jīng)過(guò)特定孔徑的聚碳酸酯膜擠壓剪切后，可以獲得粒徑接近聚碳酸酯膜孔徑且分布集中的單室脂質(zhì)體。

圖2 脂質(zhì)體擠出原理示意圖

1 脂質(zhì)體擠出器常用類型

脂質(zhì)體擠出器依據(jù)動(dòng)力源不同，可分為手動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器、氣動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器、在線式脂質(zhì)體擠出器。

1.1 手動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器

手動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器的處理范圍是0.25mL-2.5mL，適合超小體積的實(shí)驗(yàn)階段應(yīng)用，動(dòng)力源為人力手推，分常溫?cái)D出和夾套溫控型兩種，夾套溫控型適用于控制特定溫度擠出過(guò)程。

圖3 手動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器

1.2 氣動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器

氣動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器的處理范圍是2mL-3L（隨規(guī)格變動(dòng)），適合小試量樣品處理，動(dòng)力源為高壓氮?dú)馄浚瑲鈩?dòng)型脂質(zhì)體擠出器多為夾套溫控型。

圖4 夾套氣動(dòng)型脂質(zhì)體擠出器

1.3 在線型脂質(zhì)體擠出器

在線型脂質(zhì)體擠出器的處理范圍是 2mL-20L（隨規(guī)格變動(dòng)）, 適合中試量樣品，動(dòng)力源來(lái)自高壓泵系統(tǒng)或者其他連接的生產(chǎn)設(shè)備。

圖5 在線型脂質(zhì)體擠出器

1.4脂質(zhì)體擠出系統(tǒng)配多聯(lián)式擠出器

處理范圍是 1L-200L,同時(shí)配套有溫度和壓力傳感器的脂質(zhì)體控制系統(tǒng)軟件，適合脂質(zhì)體生產(chǎn)。

圖6 多聯(lián)脂質(zhì)體擠出器生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)版

2 核打孔聚碳酸酯膜

脂質(zhì)體擠出器對(duì)濾膜的要求比較高，核打孔的聚碳酸酯膜，需要膜孔分布均勻、孔徑基本保持一致，且孔徑垂直更有利于納米級(jí)脂質(zhì)體的擠出制備。

圖7 核打孔聚碳酸酯膜顯微示意

一般來(lái)說(shuō)，在選擇脂質(zhì)體聚碳酸酯膜的孔徑時(shí)，需先測(cè)定擠出前脂質(zhì)體樣品的原始粒徑，并與最終所需達(dá)到的目標(biāo)粒徑相結(jié)合進(jìn)行考慮，然后確定選擇何種聚碳酸酯膜。舉例來(lái)說(shuō)，如果樣品原始粒徑為1μm，最終粒徑需要到100nm以下，則可初步考慮兩種方案進(jìn)行粒徑控制：

1) 采用目標(biāo)孔徑的膜多次擠出

直接用100nm的膜進(jìn)行擠出操作，此種方法可能存在：①較難擠出；②聚碳酸酯膜很快因大粒徑脂質(zhì)體在表面滯留而需要更換等風(fēng)險(xiǎn)。

2) 不同孔徑膜梯度擠出

此時(shí)，可先用400nm的聚碳酸酯膜進(jìn)行擠出，觀察其擠出過(guò)程，若樣品非常難擠出，則需更換為800nm聚碳酸酯膜作第一次擠出；若擠出過(guò)程比較順暢，則就用400nm聚碳酸酯膜作為第一次擠出用膜，擠出次數(shù)可為3~5次，可在后續(xù)工藝過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化；400nm聚碳酸酯膜擠出完成后，可選用100nm或者80nm聚碳酸酯膜進(jìn)行擠出，若樣品無(wú)法擠出則中間需增加200nm聚碳酸酯膜作為過(guò)渡。

3) 高壓均質(zhì)聯(lián)合膜擠出

可以采用高壓均質(zhì)后直接用目標(biāo)孔徑如100nm或者80nm聚碳酸酯膜進(jìn)行擠出。如圖

圖8 高壓均質(zhì)聯(lián)合膜擠出