纳米颗粒是一类在纳米尺度上设计的多功能材料，具有可精确定制以用于治疗应用的独特性能。其尺寸、表面特性和成分可与生物系统产生有针对性的相互作用，使其成为药物递送的合适载体。了解不同类型的纳米颗粒以及不同的特性和配制策略是发掘其在先进治疗中潜力的关键。
利用 NanoAssemblr™ 技术，您可以开发出各种大小、有效载荷和赋形剂特性各异的纳米颗粒制剂。我们的 NanoAssemblr™ 技术能够开发多种纳米颗粒制剂，其尺寸（20 到 200 nm）、有效载荷（如核酸、疏水性药物）和赋形剂特性（例如电荷和 pH 值调节）各不相同。凭借快速迭代和调整颗粒特性的能力，研究人员正在寻找新的设计，并为以前难以到达的靶点和以前需要更长时间才能开发的药物开辟可能性。
药物载体概述
| 颗粒类型 | 活性成分 | 载体材料 | |||
| 核酸 | 肽和蛋白质 | 小分子 | 成像造影剂 | ||
| 核酸脂质纳米颗粒 (LNP) | X | X |
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| 脂质体 | X | X | X | X |
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| 聚合物 NP | X | X | X | X |
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| 乳剂 | X | X |
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| 有机/无机 NP | X |
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| 外泌体 | X | X | X |
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表 1. 颗粒类型、活性成分和载体材料
在 NanoAssemblr™ 平台上已开发的其他颗粒类型包括：
- 囊泡–基于非离子表面活性剂的囊泡
- 纳米脂质体–由脂质和聚合物制成的混合颗粒
- 树枝状聚合物纳米颗粒 –携带 miRNA 的模块化可生物降解树枝状聚合物
脂质体
脂质体是一种药物递送载体，可与多种天然、合成和改性脂质配制，用于递送药物和造影剂。
图 1. 脂质体内部示意图。
目前市场上有超过 15 种脂质体药物和疫苗制剂，用于癌症、真菌感染、黄斑变性和疼痛管理等适应症。临床、临床前和基础研究也在对脂质体进行研究，其应用领域包括：
- 药物输送
- 基因递送和转染
- 医学成像（例如超声波、MRI 和荧光）造影剂
- 脂质涂层（例如生物传感器）的前体
- 模型细胞膜
脂质体的配制方法
图 2. 利用 NanoAssemblr™ 技术配制脂质体的示意图。
- 将含有溶解脂质的有机溶剂和水溶液注入 NxGen™ 混合器的两个入口。
- 在层流状态下，两种溶液不会立即混合。通道中设计的微观特征使两种流体以可控且可重现的方式相互混合。
- 在 1 ms 内，两种流体完全混合。这种混合会导致溶剂极性发生变化，从而触发脂质自组装成脂质体。
- 控制流体注入的速度和比例可控制脂质体的大小。
NanoAssemblr™ 技术克服了脂质体配制的难题
表 2. 推进脂质体制剂的挑战和解决方案
| 传统方法面临的挑战 | NanoAssemblr™ 平台的解决方案 |
| 批次间差异显著 | 可重现的脂质体生产条件 |
| 难以保持对粒度的精确控制 | 通过仪器参数控制脂质体大小 |
| 装载脂质体需要多个步骤 | 将药物装载和脂质体形成组合于一个步骤，以实现高效和多样化药物装载 |
| 耗时耗力的生产 | 快速、简单的脂质体生产和优化 |
| 生产工艺难以模扩大规模 | 扩大生产规模的无缝途径 |
脂质纳米颗粒
脂质纳米粒是临床上前沿的非病毒基因递送系统。它们能有效地将核酸递送到人体细胞，这解决了基因药物开发和使用中的一个关键障碍。LNP 为基因药物的新应用打开了大门，例如基因编辑、快速疫苗开发、免疫肿瘤学以及罕见遗传病和难治性疾病的治疗—所有这些应用通常都因核酸递送效率低下而受到阻碍。
图 3. 核酸-脂质纳米颗粒内部示意图。
与以往基于脂质的核酸递送系统相比，脂质纳米颗粒具有许多优势，包括：
- 核酸封装效率高，转染效力强
- 提高递送治疗药物时的组织渗透性
- 细胞毒性和免疫原性低
这些特性使 LNP 成为核酸的最佳递送系统。2018 年，美国 FDA 批准了首个通过脂质纳米颗粒递送的 RNAi 药物 (Patisiran)。
如何配制 LNP 供临床使用
图 4. 使用 NanoAssemblr ™ 技术配制脂质纳米颗粒（左）以及 LNP 如何递送核酸（右）。
- 将含有溶解脂质的有机溶剂和含有核酸的水溶液注入 NxGen™ 滤器的两个入口通道。
- 在层流条件下，两种溶液不会立即混合，但通道中设计的微观特征会使两种液体以可控、可重现的方式相互混合。
- 在一毫秒内，两种流体完全混合，导致溶剂极性发生变化，从而触发载有核酸的脂质纳米颗粒自组装。
- 改变流体注入的速度和比例可控制脂质纳米颗粒的大小。
一旦制造出来，脂质纳米颗粒就会模拟体内的低密度脂蛋白，通过内源性细胞运输途径将核酸输送到细胞中。使用对 pH 值敏感的脂质可使 LNP 在囊泡 pH 值降低时将封装的核酸释放至细胞质中。
NanoAssemblr™ 技术在脂质纳米颗粒生产中具有关键优势
表 3. 推进 LNP 生产面临的挑战和解决方案
| 传统生产方法面临的挑战 | NanoAssemblr™ 平台的解决方案 |
| 批次间差异显著 | 可重现的脂质纳米颗粒生产 |
| 工艺控制受限导致脂质纳米颗粒的异质性 | 受控的制造条件可产生均匀的脂质纳米颗粒制剂 |
| 用核酸负载纳米颗粒效率低下 | 一步制剂工艺中核酸负载效率高 |
| 耗时耗力的生产 | 快速、简单的脂质纳米颗粒生产和优化 |
| 生产工艺难以模扩大规模 | 扩大生产规模的无缝途径 |
聚合物纳米颗粒
基于聚合物的纳米颗粒可以改善药物分子的有效性、溶解性、毒性、生物利用度和药代动力学特征。
图 5. 裸纳米颗粒的示意图。
许多聚合物纳米颗粒的应用正在开发中，其中包括：
- 化疗药物在肿瘤中的生物分布，以减少脱靶毒性并拓宽治疗窗口
- 封装和递送生物大分子，用于基因药物、基因编辑和免疫疗法
- 封装和共同递送多种 API 和/或图像造影剂，用于联合药物治疗
聚合物纳米颗粒的配制方法
图 6. 利用 NanoAssemblr™ 技术配制聚合物纳米颗粒的示意图。
溶剂中的聚合物与 NxGen™ 滤器中的水相混合，快速、均匀的混合可确保在一致的条件下形成颗粒。通过计算机控制两种液体的独立注入，可以轻松调节混合速度和混合比例，从而系统地优化颗粒形成参数。
克服推进聚合物纳米颗粒制剂的关键挑战
表 4. 推进聚合物纳米颗粒制剂的挑战和解决方案
| 传统生产方法面临的挑战 | NanoAssemblr™ 平台的解决方案 |
| 批次间差异显著 | 可重现的聚合物纳米颗粒生产工艺 |
| 难以保持对粒度的精确控制 | 通过仪器参数控制粒度 |
| 纳米颗粒负载效率低下 | 一步制剂工艺中药物负载效率高 |
| 耗时耗力的生产 | 实现快速、简单的聚合物纳米颗粒生产和优化 |
| 生产工艺难以模扩大规模 | 扩大生产规模的无缝途径 |
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