PSS粒度儀在脂質體的應用

1.  引言

脂質體是制藥工業中常規使用的雙層囊泡，通常用于醫藥中靶向藥物的研發。脂質體由磷脂組成，磷脂的極性末端連接到非極性鏈上，自組裝成雙層囊泡，極性末端面向水介質，非極性末端形成雙層。在醫藥行業應用中脂質體經常在原料藥中使用。如果API屬于親水性，那么將進入親水基團內部，如果不是，將進入疏水基團夾層內，如圖1所示。

圖 1. 用于藥物輸送的脂質體 

獲批的使用脂質體遞送的藥物之一Doxil，是一種阿霉素的重新配制版本。阿霉素藥物位于聚乙二醇 (PEG) 涂層脂質體的親水袋中。PEG涂層有助于逃避免疫系統的檢測和破壞，提高穩定性并延長循環半衰期。脂質體的其他應用包括生物技術（siRNA 遞送、抗體遞送）和美容（乳液和面霜等）等領域。 

脂質體可以根據它們的層狀結構（單一的多層囊泡）、大小（小的、大的或巨型的）和制備方法進行分類。脂質體的主要類型是小單層囊泡（SUV）、小多層囊泡（SMV）、多層囊泡（MLV）、大單層囊泡（LUV）和巨型多層囊泡（GMV）。 

脂質體的大小和載入脂質體的藥物量在藥物的藥代動力學和藥效學參數中起著關鍵作用。因此，準確快速地測量脂質體的大小對于新型有效的藥物輸送系統至關重要。 

圖 2. Nicomp N3000 DLS系統

2.  加工過程中的尺寸測量

Nicomp 和 AccuSizer 都用于在制造過程中（例如通過濾膜擠出）精確測量脂質體的大小。 第一組結果，如圖4至圖6所示，顯示了當脂質體通過減小尺寸的膜過濾器擠壓時，Nicomp DLS系統的尺寸結果。 

圖4：擠出前的脂質體大小

圖5：脂質體通過0.4μm膜三次擠壓后的大小

圖6.脂質體通過0.1微米膜三次擠壓后的尺寸

采用摻糖脂膜水化法制備了巨型多層囊泡(GMV)脂質體。然后，通過離心法和通過膜過濾器的擠壓來減小尺寸。使用AccuSizer SPOS系統監測脂質體大小的變化，如圖7至圖10所示。 

圖7.離心前的GMV脂質體

圖8.離心后的GMV脂質體

圖9.通過5μm濾膜擠壓后的GMV脂質體

圖10.通過10μm濾膜擠壓后的GMV脂質體

3.  陽離子包衣脂質體

由陽離子脂質 DOTAP（N-[1-（2,3-二油酰氧基）丙基]-N,N,N-三甲基甲基硫酸銨）組成的脂質體已被證明是陰離子 RNA 和 DNA 核苷酸的有效載體。

陽離子脂質體提供的優勢包括核苷酸的高包封效率和由于脂質雙層上的整體陽離子靜電荷而導致的高細胞攝取，為了防止血清誘導的聚集，陽離子脂質體已被聚乙二醇化以增加循環壽命，并允許在腫瘤組織。

在加州大學戴維斯分校創建和研究的陽離子脂質體包含用于封裝微 RNA 的陽離子脂質 DOTAP。脂質體的大小至關重要，因為最終這些脂質體會被靜脈注射到小鼠體內。因此，最終尺寸不應遠大于 100 nm 左右。這些陽離子涂層脂質體的尺寸結果如圖 11 所示。 

圖 11. 陽離子涂層脂質體大小結果

4.  長循環脂質體

加州大學戴維斯分校 Ferrara 實驗室研究的另一種脂質體用 Cu 標記，用作納米示蹤劑，通過正電子發射斷層掃描 (PET) 改善頭頸部腫瘤的可視化。 這種脂質體是一種特殊配方，是 HSPC / 的標準化組合cholesterol/DSPE-PEG2K，它創造了一種高度穩定、長循環的脂質體 (LCL)，適用于許多不同的應用。在此配方中，使用摩爾比為 55.5:39:5.0 mol/mol/mol 的 HSPC/膽固醇/DSPE-PEG2K，然后用 6-BAT-PEG-脂質功能化以進行 Cu 放射性標記。Cu 脂質體在各種癌癥中積累，提供敏感的示蹤劑和納米治療藥物生物分布的指示。 

Cu LCL脂質體的大小如圖12所示。

圖 12. Cu 標記的 LCL 脂質體大小結果

5.    熱敏脂質體

此外，熱敏脂質體已被制備，以提高熱誘導釋放這些粒子的內容物在特定的目標位點。在一項研究中， 在含有熱敏脂質體(LTSLs)的裂解脂質核心中，阿霉素(Dox)和銅(CuDox)之間形成了pH敏感復合物。這些脂質體由DPPC：DSPE-PEG2k：MPPC（86：4：10，摩爾比）組 成，其中DPPC為1，2-二脂酰基-sn-甘油-3-磷酸膽堿，DSPE-PEG2k為1，2distearoyl-snglycero-3- phosphoethanolamine-N-Methoxy聚乙二醇-2000，MPPC為 1-棕櫚酰基-2-羥基-sn-甘油-3-磷酸膽堿。將銅TEA脂質 體(銅(II)葡萄糖酸銅、三甘氨酸胺(TEA)與非包封銅TEA 分離，誘導脂質體膜上的鹽梯度。MPPC-Copper TEA脂質體的大小如圖13所示。

圖 13. MPPC-銅 TEA 脂質體

一旦這些脂質體的制備和大小被驗證，它們就會通過TEA負載治療藥物阿霉素——阿霉素在TEA出來的時候進入脂質體。

6    ZR-89 標記脂質體的 ZETA 電位

在另一項研究中，創建了 Zr-89 標記的脂質體，以評估長循環脂質體在一周內的藥代動力學。放射性被隔離在親水性內腔、脂質雙層或脂質體表面。本研究中的脂質體在 Nicomp DLS 系統上測量了大小分布，值范圍為 114-120 nm。

還使用相位分析光散射模式 (PALS) 和浸池在 Nicomp 上測量了 zeta 電位。測量設置包括在電極之間 0.4 厘米的間隙上施加 12 V/cm 的電場，并使用 Smoluchowski 極限。多次測量的結果如圖 14 所示。

圖 14. NH2-Peg2K 脂質體的 Zeta 電位結果 

參考資料

[1] Aoki, N. & Hashimoto, M., Hashimoto Electronic Industry CO. and Yoshimura, T. Liposome Engineering Laboratory, Measurement of Liposome Size Distribution Using Nicomp 380 and AccuSizer 780 AD, presentation, July 2013

[2] Thanks to Elizabeth Ingham, Azadeh Kheirolomoom and Jai Seo from the Dr. Katherine Ferrara Lab in the Department of Biomedical Engineering at UC Davis for sharing these data and helping to create this document

[3] Mahakian, L. et.al., Comparison of PET Imaging with 64Cu-Lipsomes and 18F-FDG in the 7,12-Dimethylbenz[a] anthracene (DMBA)-Induced Hamster Buccal Pouch Model of Oral Dysplasia and Squamous Cell Carcinoma, Mol Imaging Biol (2013)

[4] Kheirolomoom, A. et.al., Complete regression of local cancer using temperature-sensitive liposomes combined with ultrasound-mediated hyperthermia, Journal of Controlled Release, 172 (2013)

[5] Seo, J. et.al., The pharmacokinetics of Zr-89 labeled liposomes over extended periods in a murine tumor model, Nuclear Medicine and Biology 42 (2015)