微射流均质机应用专题|脂质纳米载体与纳米乳的实时粒径监测

2026-11-10

纳米药物可有效改善难溶性药物的溶解度与生物利用度，但传统间歇式制备工艺存在粒径可控性差、放大困难等问题。本文以依达拉奉为模型药物，在半连续生产线上经高剪切混合、微射流均质与冷却固化制备纳米结构脂质载体（NLC）与纳米乳（NE），并接入 NanoFlowSizer 实现 SR‑DLS 在线粒径实时监测。结果表明：无需修改工艺窗口参数即可制备粒径＜250 nm、PdI＜0.3 的载药体系；Gelucire® 基 NLC 包封率最高 47%，Labrafac™ 基纳米乳可达 86%；在线 SR‑DLS 可在样品稀释前捕捉到约20 nm 的胶束小峰，而传统离线 DLS 会因稀释丢失这一信息。

三段式半连续流程

一、材料与方法

制备纳米结构脂质载体(NLC)与纳米乳(NE)

以依达拉奉作为模型药物包封于 NLC 与 NE 中。所有制剂均在半连续纳米生产线上制备。将包含固态脂质、液态脂质和依达拉奉的脂质相，以及含吐温 80 稳定剂的水相分别加热至对应工艺温度（Precirol® ATO 5 体系 70 ℃，Gelucire® 43/01 体系 55 ℃）。采用高剪切混合（12 000 rpm，30 s）制备初乳，随后在优化工艺条件下进行微射流均质处理。样品冷却至室温或冰水浴，使 NLC 发生脂质固化。制备纳米乳时，液态脂质与水相在室温条件下 12 000 rpm 高剪切 30 s，随后微射流处理 5 个循环，压力 1000 bar。

微射流5次循环均质实验数据

载药 NLC 与 NE 基质处方筛选

筛选多种脂质组合：Precirol® ATO 5/Labrafac™ Lipophile WL 1349、Precirol® ATO 5/Capryol® 90、Gelucire® 43/01/Labrafac™ Lipophile WL 1349、Gelucire® 43/01/Capryol® 90。考察固‑液脂质质量比（9:1、7:3）、药物浓度（相对于总脂质 0.8 %、2 %）。总脂质质量分数固定为 10 %，吐温 80 稳定剂为 2.5 %。筛选得到适宜处方后开展后续实验设计研究。同时考察两种液态脂质制备载药纳米乳，变量为药物浓度，总脂质 10 %、吐温 80 为 2.5 %。

处方组成与工艺条件

检测指标

差示扫描量热法（DSC）对物理混合物和 NLC 样品进行热分析，设置升降温程序，氮气保护，平行测定，研究脂质载体的热行为、晶型变化。粒径测定采用 SR‑DLS 完成工艺过程在线粒径监测，获得循环过程 Z‑平均粒径与 PDI；同时使用传统 DLS 做离线对照，并且检测 8 周储存条件下的胶体稳定性。包封率与载药量：超滤离心分离游离药物，HPLC 测定依达拉奉含量，计算包封率 EE% 和载药量 LC%。

二、结果

载药 NLC 与 NE 基质处方宏观筛选

基质处方筛选结果显示，以 Precirol® ATO 5 为固态脂质、Capryol® 90 为液态脂质的 NLC 无论药物浓度、固‑液脂质比以及冷却条件如何，24 h 内均发生凝胶析出；而替换为 Labrafac™ Lipophile WL 1349 的 Precirol® 体系宏观性质稳定。Gelucire® 43/01 搭配 Capryol® 90 的制剂在 4 ℃冷却条件下会凝胶，室温冷却则保持稳定；Gelucire®‑Labrafac™全部配方均具备良好宏观稳定性。所有纳米乳制剂均未出现凝胶、相分离现象。因此选择 Labrafac™ Lipophile WL 1349 作为 NLC 的液态脂质开展后续 DoE 优化，纳米乳则两种液态脂质均纳入研究。

处方筛选矩阵

载药 NLC 与 NE 的 DSC 表征

DSC 结果表明，固‑液脂质比例会改变 NLC 的熔融、重结晶温度；药物浓度对重结晶温度影响较小。所有 NLC 热谱图中均未观察到依达拉奉特征熔融峰，提示药物以非晶态分散于脂质基质当中。液态脂质占比升高，会出现液态脂质对应的特征吸热峰。

DSC 热谱在线测量粒径

图 1　微射流均质机处理过程中，不同 Precirol® ATO 5(A)、Gelucire® 43/01(B) 和 NE(C) 制剂的在线测量粒径(累积Z均粒径；nm)

第二峰Z-Average与面积占比

储存稳定性考察

8 周室温储存外观观察：Capryol® 90 制备的纳米乳发生相分离。粒度测试表明：Precirol®‑NLC 粒径无显著变化；部分 Gelucire®‑NLC（固液比 9:1）与 Labrafac™纳米乳储存后粒径显著增大，其余制剂胶体稳定性良好。

三、讨论

处方凝胶行为

Precirol® 搭配 Capryol® 90 的 NLC 会快速凝胶，Gelucire® 搭配 Capryol® 90 在 4 ℃冷却下也出现凝胶。这不是工艺问题，是辅料分子相互作用导致：Capryol® 90 亲脂性弱，更倾向和吐温 80 发生相互作用，减少与固态脂质的相容，药物更多停留在表面活性剂相，破坏体系稳定性；而 Labrafac™ Lipophile WL 1349 可规避该凝胶现象，因此 NLC 后续实验选用该液态脂质。

在线/离线粒径检测差异

在线 SR‑DLS 在 Precirol® 体系中检测到约20 nm 的胶束小峰，但是样品稀释做传统 DLS 时该峰完全消失。这是因为稀释破坏了过量表面活性剂形成的胶束。说明离线稀释 DLS 会丢失浓缩工艺体系中的关键信息，SR‑DLS 在线监测可以捕捉这类潜在风险，但在线测量受温度、样品高浓度干扰，和离线结果存在数值偏差，不能直接替代成品离线检测。

包封率、载药量的影响因素

Gelucire® 基 NLC 包封率优于 Precirol® 体系，源于其甘油酯链长混杂，晶体晶格缺陷更多，可以容纳更多药物。依达拉奉在吐温 80 中溶解度高于脂质基质，部分药物会进入胶束与水相，造成包封率下降。固‑液脂质比例、投药浓度和脂质种类存在交互：Precirol® 体系提高液态脂质占比有利于包封；Gelucire® 体系固液比 9:1 包封效果更好。载药量主要由初始投药浓度决定，投药量越高，载药量越高。纳米乳整体包封与载药水平高于 NLC。

储存稳定性

Capryol® 90 制备的纳米乳 8 周后发生相分离；部分 Gelucire®‑NLC 高固脂比例组储存粒径显著增大，源于脂质晶型转变、重结晶。即便在线监测显示工艺过程粒径合格，成品长期储存依旧会出现胶体劣变，因此过程在线监测必须结合成品离线稳定性考察，两者互相补充。

三法粒径与PdI对比

图 2　采用纳米流动光谱仪(NFS)在线测量的各种 Precirol® ATO 5(A)、Gelucire® 43/01(B) 和 NE(C) 制剂的粒径及多分散性指数(PdI)(浅蓝色)，以及采用 NFS 离线测量(深蓝色)和采用 Litesizer 离线测量(红色)的结果。

EE% 响应面

图 3　包封率(EE%)的统计分析，展示了 Precirol® ATO 5(C) 和 Gelucire® 43/01(D) 型 NLC 的拟合摘要(A)、系数图(B)和响应等高线图。响应等高线图展示了 EE(%) 与固液脂质比例[w/w]及初始药物浓度[%]的关系。EE% 值采用颜色梯度表示，红色代表较高的 EE%，蓝色代表较低的 EE%。

LC% 响应面

图 4　载药量(LC%)的统计分析，展示了 Precirol® ATO 5(C) 和 Gelucire® 43/01(D) 的拟合摘要(A)、系数图(B)和响应等高线图。响应等高线图展示了 LC(%) 与固液脂质比例[w/w]及初始药物浓度[%]的关系。LC% 值采用颜色梯度表示，红色代表较高的 LC%，蓝色代表较低的 LC%。

优化处方NLC与NE的EE%/LC%对比

图 5　具有优化固液脂质比例的 NLC(即 NLC P/L 为 7:3，NLC G/L 为 9:1)与 NE 制剂的 EE% 和 LC% 对比。

Z-Average制备后vs8周后

图 6　制备后及 8 周后的粒径表征。采用学生 t 检验进行统计分析，差异在 p≤0.05(∗)、p≤0.01(∗∗) 和 p≤0.001(∗∗∗) 水平上被认为具有统计学意义。

四、结论

研究证实，由高剪切混合、微射流均质与冷却单元串联组成的半连续生产线，无需修改工艺窗口参数，即可制备满足粒径（＜250 nm）、PdI＜0.3 质量要求的依达拉奉载药 NLC 与纳米乳。即使提高药物载量或更换液态脂质组分，制剂加工过程依旧可以顺利进行。

搭载 NanoFlowSizer 设备能够实现粒径实时监测，可早期识别过量稳定剂引发的胶束生成等会损害长期稳定性的制剂缺陷。借助实验设计研究，结合药物溶解度、辅料之间分子相容性与相互作用，筛选得到最优处方，实现 BCS‑Ⅳ 类药物依达拉奉包封率与载药量的最大化。该无溶剂半连续生产平台，为脂质基纳米载体的高效开发提供有力支撑。

针对脂质纳米载体、纳米乳、脂质体等制剂的无溶剂制备与粒径控制需求，诺泽微射流均质机可提供从实验型到生产型的设备与工艺方案。实验型 Lab 机型适用于处方筛选与小试，生产型 4000 系列适用于中试放大与连续化生产。