AN-CN-17 DLS动态光散射和SPOS技术激光粒度仪在脂质体检测方面的应用

摘要:  

   磷脂脂质体是由磷脂制成的球形颗粒，用于制药和化妆品工业。脂质体的大小和表面电荷是两项重要特征需要检测和监控。动态光散射(DLS)是用于测量亚微米脂质体的大小最常见的分析技术，而单颗粒光学传感（SPOS）技术用来测量大于1um的脂质体，不仅可以检测脂质体的大小还可以进行颗粒计数。美国PSS粒度仪公司的Nicomp 380系列和AccuSizer 780系列在世界各地被用于实验室检测量的脂质体大小和电位(电动电势)。 

   脂质体是双分子层的囊泡，通常用于医药领域作为药物释放系统，将化疗药物运送到肿瘤位置。他们由磷脂组成，分子的疏水尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相，形成具有双分子层结构的的封闭囊泡。在制药应用中活性药物成分(API)通常是包覆于在脂质体到亲水的腔内或夹在双分子层之间，这主要取决于API的亲水性，如图1所示。

   第一个被批准用脂质体传递的药物是阿霉素脂质体，通过改进多柔比星脂质体而制得。多柔比星是将药物包覆于聚已二醇包衣的脂质体内，可以防止免疫系统的排异，增加稳定性，处长半衰期。另外脂质体还可以应用于生物技术与美容领域。

   脂质体可以根据磷脂层数，粒度，及制备方法进行分类。最常见的种类有单层小囊泡(SUV)，多层小囊泡(SMV)，多层囊泡(MLV)，单层大囊泡(LUV)和巨大的囊泡(GMV)。脂质体的大小跟载药数量是影响对药物代谢和药物药效的重要指标。因此对脂质体粒度进行准确快速的检测对药物递送至关重要。

   大多数的脂质体是亚微米级的（20-250nm），最适合的分析方法就是采用动态光散射，例如PSS的Nicmop系列。图2 所示，一些较大的脂质体（GMV）（>5 µm）用动态光散射法分析可能不适合，此时就可以选用PSS AccuSizer 系列。图3.

制程中的粒径检测：

   PSS Nicomp 系列和AccuSizer系列都可用于脂质体生产过程中粒径的测量，例如微孔滤膜挤出的过程。图4-6显示了，脂质体在经过滤孔逐渐减小的滤膜后的粒径。

    巨大的囊泡(GMV)脂质体制造使用sugar-doped脂膜水化过程。通过离心和膜过滤器超挤压过滤来减小粒子粒径。脂质体粒径大小的变化是使用AccuSizer单颗粒传感技术监控，如图7到10。

阳离子包膜脂质体：

      阳离子脂质组成的脂质体DOTAP (N -[1-(2,3-dioleoyloxy)propyl)-N,N,N-trimethylammonium-methyl-sulfate)已被证明是一种阴离子RNA和DNA核苷酸有效的载体。阳离子脂质体提供优势，包括高封装核苷酸和高细胞吸收效率对整个阳离子脂质静电电荷影响，防止诱导血清聚合，阳离子脂质体与聚乙二醇聚合增加使用寿命和允许在肿瘤组织中积累。

   阳离子脂质体于加州大学戴维斯分校(2)被创造并研究，包含的阳离子脂质DOTAP封装微小的RNA。脂质体的大小是至关重要的，因为这些最终被注入老鼠静脉。因此,最终的粒径应该不大于100纳米左右。阳离子包覆脂质体大小如图11所示。

长循环脂质体:

   另一个在加州大学戴维斯分本校的费拉拉实验室研究的脂质体用⁶⁴Cu标记追踪，通过正电子断层扫描(PET)，用于改善头部和颈部肿瘤的可视化。这种脂质体是一个特殊的构成，一个标准化的HSPC/cholesterol/DSPE-PEG2K组合，创造出一种高稳定，长期脂质体，有利于诸多不同的应用程序。在这个配方中HSPC/cholesterol/DSPEPEG2K的摩尔比55.5:39:5.0，然后使用携带⁶⁴Cu 的6-BATPEG 作为放射标记。⁶⁴Cu 脂质体会在各种癌症中积累，就可以提供一个敏感追踪和纳米疗法生物分布。

      ⁶⁴Cu长循环脂质体的大小如图12所示。

热敏脂质体:

   此外，热敏脂质体的研究加强了载体在目标处热导诱发释放释放的能力。在一个研究pH-sensitive之间复杂的阿霉素(阿霉素)和铜(CuDox)lysolipid-containing的核心热敏脂质体(LTSLs)成立(4)。这些DPPC脂质体是由:DSPE -PEG2k:MPPC(86:4:10摩尔比),DPPC是1,2 -Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DSPE-PEG2k 是1,2 distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-Methoxy polyethyleneglycol-2000、MPPC是1 -palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphocholine。铜TEA茶脂质体(葡萄糖酸铜(II)、三乙醇胺(TEA))从non-encapsulated铜中分离了出来茶在脂质体诱导盐梯度膜。MPPC-Copper茶脂质体的大小如图13所示。

   一旦脂质体准备好那么它的粒径大小就已经确定，使用阶梯式的茶来装治疗药物阿霉素，阿霉素将进入脂质体作为TEA出来。

Zr-89标记的脂质体的Zeta电势电位:

   另一个关于Zr-89标记脂质体被用于评估长周期脂质体的药物动力学研究已经有段时间（5）。这些放射性的元素隐藏在亲水室内腔，在脂质体的双质分子层或者表面。在这个研究里的脂质体通过使用Nicomp系统测量其粒径分布曲线，粒径的范围是在114-120nm。Nicomp系统同时用相位分析法原理和沉入式样品池进行Zeta电位的测量。测量设置包括一个使用一个12V的电场通过在电极0.4厘米的一个缺口。这些多元的测量结果如图14所示。从图中可以看出，测量结果的重复性是非常好的。

参考文献:

1. Aoki, N. & Hashimoto, M., Hashimoto Electronic Industry CO. and Yoshimura, T. Liposome Engineering Laboratory, “Measurement of Liposome Size Distribution Using Nicomp 380 and AccuSizer780 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 -Liposomes 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)