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核酸脂质纳米粒科普——浅谈仪器参数对结果的影响

发布日期:2021/12/13 10:07:03


在前几期的内容当中,我们分别介绍了实验前后相对重要的背景知识。本期终于轮到了整个实验中较为重要的步骤——合成。合成会涉及到相应的仪器,即纳米药物制备系统。该系统操作简单、制备快速,深受广大用户的喜爱。同时,也得益于相对较少的参数,使得客户能够在培训短短几个小时后,就可以上手进行熟练操作。下面将对较为重要的参数如流速比、总流速等对结果的影响进行介绍。需要注意的是结论以以往实验结果作为依据,不一定具有普遍性,在实际实验中仍可能得到与结论不同的结果。


流速比:通常水相比例越高,粒径越小

合成纳米粒子的原料通常根据溶剂的种类分为有机相和水相。通常而言,水相比例越高,意味着同时流经的有机相更少,因而能够形成纳米粒子的“原料”——脂质——的数量就越少,因而围成球状后的体积也相应更小。但在不断增加水相比例后,有机相含量变化变得不那么剧烈,因而对粒径的影响也逐渐减弱。


图1:常规脂质体(liposome)在使用纳米药物制备系统时,通过调整流速比得到的不同粒径结果[1]

总流速:通常流速越高,粒径越小,但不可无限制缩小

相对于总流速,上文提到的流速比的影响相对明显且直接,在摸索条件的过程中会先被定下来。之后如果想要调整粒径,可部分依靠总流速的调节。在纳米药物制备系统的芯片中,用于合成反应的流道长度是固定的,越高的流速意味着更为短暂的反应时间,两相形成层流进行成分交换、反应的时间也更为短暂,可以理解为用于包裹的脂质数量更少,导致粒径更小。之所以称为“部分依靠”,是因为再少的脂质,都有自组装的趋势,最终都需要形成稳定的球状结构,形成稳态,因而对于固定的配方,在流速较小的时候提升流速,粒径变化相对明显,而流速越快,则粒径变化越不明显。


图2:常规脂质体(liposome)在使用纳米药物制备系统时,通过调整总流速得到的不同粒径结果[1]

前后废液:过多则浪费原料,过少则影响粒径,需不断摸索

前后废液的形成,是因为纳米药物制备系统在运行初期,会有一段加速过程;运行终止前则又有一段减速过程。在速度变化期间,液体的流动速度不稳定,导致粒径持续变化,影响最终结果。为了保证最终成品的粒径均一,就需要剔除这两段液体。更大的废液体积固然能够保证粒径均一,却也使得原料浪费的比例更大。因而对于一个首次合成的配方,我们建议根据仪器说明书来设置。在说明书建议体积下合成后对废液也进行粒径测定,如粒径也相对均一,则可以在下次实验中酌情减少废液,提升成品比例。



图3:纳米药物制备系统中的废液设置


参考资料:

[1] Andrew B., Anitha T., Mina O., et al.[R]Liposomes size tuning with formulation parameters, 2017


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