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ATS干貨分享丨高壓均質機制備負載抗癌藥物聚合物納米顆粒的質量源于設計 (QbD) 方法

ATS干貨分享丨高壓均質機制備負載抗癌藥物聚合物納米顆粒的質量源于設計 (QbD) 方法
ATS  2024-07-31  |  閱讀:562

與其它活性分子不同,抗腫瘤藥物存在細胞毒性問題,因此需要安全包封并能夠到達其目標位點,納米顆粒的使用使所有這些成為可能。此外,納米顆粒還具有負載難溶性抗腫瘤藥物、保護活性部分免受惡劣體內環(huán)境影響、持續(xù)釋放、改變其生物分布、靶向特定細胞/組織以及延長血液循環(huán)時間等獨特特征。


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質量源于設計 (QbD) 方法的應用推動了標準化程序的開發(fā),這些程序是制劑驅動的,以獲得優(yōu)化的產品。規(guī)模放大此類納米顆粒的好處不僅可以改善傳統(tǒng)藥物的治療效果,還可以改善下一代藥物的治療效果。


關于QbD

質量源于設計 (QbD) 方法是一種系統(tǒng)性的方法,?強調在藥品開發(fā)過程中,?從一開始就基于預定的質量目標,?注重對產品和工藝的理解以及對生產工藝過程控制系統(tǒng)的研發(fā)。在 QbD 方法中,建立質量目標產品概況(QTPP)是產品開發(fā)周期中獲得所需質量特性的第一步,包括關鍵材料屬性(CMA)、關鍵工藝參數(shù)(CPP)、關鍵質量屬性(CQA)。


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使用 HPH 進行產品開發(fā)中 QbD 的生命周期


高壓均質機 (HPH) 的關鍵工藝參數(shù)

均質壓力

均質壓力是迫使液體通過狹窄間隙的壓力,液體液滴經歷剪切、空化和湍流,從而分解成更小的液滴。僅當經歷足夠量的剪切力以克服Laplace壓力時,液滴才會破裂。壓力的增加會產生更高的壓降,這將很容易克服Laplace壓力并導致尺寸減小。藥物濃度、所用溶劑、聚合物類型和預混物循環(huán)次數(shù)的不同,藥物的粒徑也會發(fā)生變化。


循環(huán)次數(shù)

當收集的預混物在指定的壓力條件下通過狹窄的間隙循環(huán)后,一個循環(huán)被認為完成。當液體再次經歷所有剪切、空化和湍流時,液滴的尺寸也進一步減小。


對于紫杉醇人血清白蛋白納米顆粒,在評估6、9、12和15個循環(huán)的效果后,應用12個循環(huán)進行進一步處理。選擇12個循環(huán)是因為隨著循環(huán)次數(shù)的進一步增加,平均直徑尺寸沒有太大差異。同時所用溶劑和藥物添加量的影響也不容忽視,它們也會對粒徑造成影響。因此,根據(jù)恒壓下乳液的不同材料屬性,增加循環(huán)次數(shù)將在一定程度上減小液滴的尺寸。


聚合物納米顆粒關鍵質量屬性

平均粒徑/平均液滴尺寸

一般來說,有兩種定義粒徑的基本方法。第一種方法是檢查顆粒并實際測量其尺寸。例如,顯微技術可以從顆粒圖像中測量許多尺寸參數(shù)。第二種方法利用顆粒行為與其尺寸之間的關系。這通常意味著使用顆粒的尺寸相關屬性并將其與線性維度聯(lián)系起來,建立等效球形尺寸的假設。


由于增強的滲透性和截留(EPR)效應,尺寸小于100 nm的顆粒能夠穿過腫瘤的滲漏脈管系統(tǒng),并且更容易被動地靶向腫瘤細胞。


多分散系數(shù)(PDI)

PDI 定義為粒徑分布的標準偏差 (σ) 除以平均粒徑 (d),如式 (1) 所示。PDI越小,樣品的單分散性越高。PDI 是對樣本均勻性的估計。


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形狀

顆粒的體積特性(例如尺寸和形狀)會影響系統(tǒng)的性能。這些表面性質可以隨著納米顆粒制備方法的選擇以及該方法中涉及的關鍵參數(shù)而變化。據(jù)報道,納米顆粒被制備成各種形狀,如棒狀、盤狀、空心等,影響藥物從其系統(tǒng)的體外和體內釋放。除了形狀之外,形狀相關的參數(shù)(如長寬比或邊緣幾何形狀)也會影響運輸特性、細胞-顆粒相互作用等生物相互作用,進而影響釋放動力學。


表面電荷

細胞膜帶有輕微的負電荷,細胞攝取是由靜電吸引力驅動的。膜和帶正電的納米顆粒之間的靜電吸引力有利于粘附到細胞表面,從而導致吸收。表面負荷誘導較大納米顆粒(4-20 nm)的脂質雙層重建??梢酝ㄟ^適當選擇聚合物和表面活性劑組合來定制表面電荷,以適應遞送系統(tǒng)。


液滴穩(wěn)定性

為了形成穩(wěn)定的乳液并防止顆粒的聚結、絮凝和Ostwald熟化,使用了各種穩(wěn)定劑。對于聚合物納米顆粒,非離子聚合物,如PVA和Pluronics,是常用的穩(wěn)定劑。它們的作用是降低界面張力,從而穩(wěn)定乳液。HLB值成為選擇穩(wěn)定劑的標準。


載藥量和包封率

抗腫瘤藥物應有效載入,以使載藥量和包封率均成功達到優(yōu)化值。


案例分享


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關于ATS均質機

ATS安拓思二十三年專注高壓均質機研發(fā)生產,有效控制藥物粒徑,物料均一度高,操作簡單。公司建有全套的復雜制劑納米化設備研究中心,支持客戶來樣寄樣,解決工藝痛點,提供全系列的高壓均質機產品,可支持從實驗室到生產的不同規(guī)模應用。


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