注射用微球制備分析一體化解決方案

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摘要：奧法美嘉平臺提供整套的微球制備及粒度表征控制整套解決方案，可用于快速評估、優化配方和工藝:PSI高壓微射流均質機用于制備、Nicomp粒度分析儀分析平均粒徑、AccuSizer顆粒計數器分析大粒子濃度，Entegris-ANOW濾芯過濾雜質及大顆粒。

關鍵詞：微球；注射用微球；粒度控制

微球(Microrspheres)是指將藥物溶解或分散于天然或合成高分子材料中所形成的微小球體或類球體，粒徑一般在1-250um范圍內，故名微球。微球將藥物包埋或吸附在聚合物分子的表面，通過皮下或肌肉注射進入體內后，通過載體表面快速釋放、藥物擴散、聚合物的溶蝕降解等方式，實現藥物的緩慢釋放，可大大延長藥物的半衰期。微球制劑是新型的給藥系統，其粒徑均一性非常重要，不僅影響產品批次間制備重復性，還會影響應用效果。因此，尺寸均一、可控的微球產品是醫藥制劑的關鍵核心。^[1]

微球的應用非常廣泛，不同的應用需要不同性能的微球，很多應用都對微球的粒徑大小和均一性都有高的要求，注射用微球直徑一般在20um左右，以便于通過注射器進入人體，載藥量為5%~18%，包封率大于95%;人血清自蛋白微球中，平均粒徑為56+16um等。均一的微球制劑的優勢有:綠色環保、降低成本，利于規模放大、批次間重復性好，利于研究構效關系。

圖1：各結構微球橫截面電鏡照片

A: 實心微球；B:雙層微球

C: 中空微球；D:多孔微球

微球的制備方法很多，常用的有乳化-溶劑揮發法、噴霧干燥法、相分離法、超臨界流體沉積法和熱熔擠出研磨法等，可根據藥物的性質、制備微球的目的選擇合適的方法。此處，介紹一種微球的制備流程，見圖二:制備藥物水溶液和聚合物溶液，經過混合、剪切步驟形成混懸劑，再經微射流均質機均質得到較小粒徑的制劑。均質后通過PSS的Nicomp粒度分析儀測試平均粒徑、AccuSizer顆粒計數器測試顆粒濃度快速確認微球當前顆粒分布狀態。均質后可通過濾芯過濾雜質以及較大粒徑顆粒，從而使制劑顆粒粒徑更加均一。

圖2：注射用微球制備方法

高壓微射流均質機常用于制備微米納米乳劑、微粒、脂質體，一般是先利用攪拌剪切進行初步制備，再經過高壓均質得到較小粒徑的制劑，其粒徑大小一般會呈正態分布，高壓微射流均質機的可控參數有均質壓力、循環次數(循環時間)和溫度等，微粒大小和分布一般隨著均質壓力增加和循環次數增多明顯下降，達到一定壓力和循環次數后漸趨平衡，也有當均質壓力和循環次數超過一定值后，粒徑和分布反而增加，因而存在一個佳的實驗參數。

PSI-20高壓微射流均質機(小試兼中試型)采用固定結構的均質腔，通過電液傳動的增壓器使物料在高壓作用下以極大的速度流經交互容腔的微管通道，物料流在此過程中受到高剪切力、高碰撞力、空穴效應等物理作用，使得平均粒徑降低、體系均一穩定，由此獲得理想的均質、分散、去團聚的結果。

圖3：PSI高壓微射流均質機

• 高2069 bar的均質壓力，高處理量20L/h(PSI-20)

• 采用特殊設計y型腔，去除尾端大顆粒效果佳，物料的混合更均一，處理效率高

• 屏顯界面，數據可溯源:支持數據導出設定壓力及實時壓力、監測點溫度、實時流量、時間等

• 配置K型熱電偶:可用于實施監測料液溫度

• 低噪音:運行音量低于70分貝，工作環境友好

粒徑及粒徑分布是影響微球制劑釋放行為的關鍵因素。在微球粒徑測試方法中，動態光散射技術采用密封測量的方式，不會破壞和干擾樣品的原有狀態，具有快速、便捷、可靠以及非侵入性等特點，在生物、化學和高分子材料等領域應用廣泛^[2,3]。除了粒徑分布，我們還需要關注微球的zeta電位檢測。通過檢測Zeta電位對微球穩定性進行評價,Zeta電位越高，體系更加穩定。

Nicomp系列納米激光粒度儀采用動態光散射原理檢測分析樣品的粒度分布，基于多普勒電泳光散射原理檢測ZETA電位。

圖4: Nicomp N3000系列

• 粒徑檢測范圍0.3nm-10μm，ZETA電位檢測范圍為+/-500mV

• 搭載Nicomp多峰算法，可以實時切換成多峰分布觀察各部分的粒徑。

• 高分辨率的納米檢測，Nicomp納米激光粒度儀對于小于10nm的粒子仍然現實較好的分辨率和準確度。

圖5：高斯粒徑分布圖

圖6：多峰粒徑分布圖

微球制劑的生產質量難以控制，技術壁壘較高，其中粒徑大小不一為常見。動態光散射原理主要適用于一些亞微米級別樣品樣品的粒徑分布測試，一般粒徑超過5um后測試比較具有挑戰。注射用微球直徑一般要控制在20-50um左右，直徑不能過小是為了防止微球大量被人體巨噬細胞吞噬，同時可以避免微球突破到皮下的毛細血管壁，進入毛細血管導致栓塞等嚴重并發癥。同時微球直徑也不能過大，如果微球過大，會影響通針性。對于此類微球，AccuSizer顆粒計數器不僅可以測試微米級別樣品的粒徑分布，更重要的是可對顆粒進行計數，可得到不同尺寸粒徑顆粒的濃度。更容易捕捉到樣品中少量的過大，過小顆粒，可以評價當前工藝的情況并做出相應的優化。

AccuSizer系列在檢測液體中顆粒數量的同時精確檢測顆粒的粒度及粒度分布，通過搭配不同傳感器、進樣器，適配不同的樣本的測試需求，能快速而準確地測量顆粒粒徑以及顆粒數量/濃度。

圖7：AccuSizer A7000系列

• 檢測范圍為0.5μm-400μm（可將下限拓展至0.15μm）

• 0.01μm的超高分辨率，AccuSizer系列具有1024個數據通道，能反映復雜樣品的細微差異，為研發及品控保駕護航

• 靈敏度高達10PPT級別，即使只有微量的顆粒通過傳感器，也可以精準檢測出來

常規方法制備的微球大小參差不齊、粒度分布較寬，注射給藥時易堵塞針頭。為了解決這個難題，可以將制備好的載藥微球經過一定尺寸的濾芯進行進行過濾篩分，以獲得更多理想尺寸的載藥微球，減少重復制備的次數以及原料藥和輔料的浪費。

Entegris-Anow是一家高分子微孔膜過濾企業，專業從事MCE、Nylon、PES、PVDF、PTFE等（膜孔徑為0.03μm~10μm）微孔膜的研發及生產，具有二十多年服務與醫藥客戶經驗，并為生物制藥、醫療器械、食品飲料、實驗室分析、微電子及工業等領域的客戶提供過濾、分離和凈化解決方案。

Entegris與Anow的結合，引入Entegris質量管理體系，每一支濾芯都經過嚴格檢查，此外，新建成的CTC驗證中心，為客戶提供專業的驗證服務。

圖8：Entegris 濾芯

參考文獻

[1] 韋祎,馬光輝.尺寸均一微球制劑的研究進展[J].化工學報,2021,72(12):6176-6187.

[2] 顧彩香,李慶柱,李磊等,幾種測量納米粒子粒徑方法的比較研究[J].機械設計,2008,25(5),12-14.

[3] 郭鳳岐,劉秋霞.動態光散射中的多普勒效應[J].光散射學報,1997,9(2),96-98.

[4] 任翊,陳鈺,馬宏.分散聚合制備功能性單分散水凝膠微球及粒徑調控[J].生命科學儀器,2020,18(03):66-71.