【艾分享-07 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】脂质体的粒径控制（五）

脂质体的粒径控制（五）：挤出设备

上一篇介绍了脂质体粒径控制方法中的挤出技术，就其三个关键点：挤出温度、挤出压力、挤出滤膜的选择，作了较详细的介绍。本文主要就市售脂质体挤出设备作一个归纳和介绍。

脂质体挤出设备从结构上来分大概可分为四个部分：动力执行单元、膜组件单元、温控单元及辅助单元。

动力执行单元按目前市售产品来看主要有两种：高压气体和高压动力泵。

高压气体作为动力源时最大的特点是压力恒定，无脉冲波动，可以确保全挤出过程中的压力恒定，其波动范围基本可以忽略不计，这就能最·有效的保证所有脂质体粒子都经过了同样压力的挤出，所挤出的脂质体样品均一性非常好，能比较好的符合所需的粒径分布要求。

但此方式的缺点在于气压所能提供的压力较低（一般不超过1000psi），这就导致很多原始粒径较大的脂质体样品，或浓度较高的脂质体样品不容易挤出，挤出速度缓慢，且达不到所需的粒径范围；对于产能要求较高的项目（如中式、生产型）往往不能实现。

当然，针对这种情况也有相应的设备对气压进行了增压设计，适度扩大了其应用领域，但对于生产项目往往还是难以满足要求。这类挤出设备多以罐体作为容器，气体直压式挤出为主，也有部分以使用气缸对气体增压活塞推进的方式进行挤出，实验室使用时基本可以比较完·美的覆盖所有脂质体样品的挤出要求。

另一种方式是通过高压动力泵作为动力来实现脂质体的挤出，如高压活塞泵或高压隔膜泵。

高压泵作为挤出设备动力源时其特点是：

· 可提供的挤出压力高（最高压力一般在300~500bar），可满足浓度比较高或者原始粒径较大的脂质体样品的挤出；

· 能实现产能大（高压泵最大流速可以到1000L/H或者更高），对于需要多次挤出的生产型项目能大大提高挤出效率。

但高压动力泵作为动力源时也有其弊端：

· 动力泵存在一定幅度脉冲，这就使得挤出过程的压力处于波动状态，往往不利于提高脂质体的粒径均一性。目前多采用压力反控调节泵速以维持压力恒定的模式来消除此影响，但由于压力感应器存在一定的感应误差及感应时间，且泵的变频调节执行动作也需要时间，所以高压动力泵作为挤出动力源时在实际挤出过程中压力是一个波动的状态，产能越大其误差就越大，所以在使用时需对此多加关注；

· 高压动力泵由于其压力高，所以往往存在一些非标准卫生级结构（如单向阀、活塞密封、高压输出单元等），这就会造成两方面的影响，一是样品消耗量相对较大，二是存在一定的卫生级风险，对清洗和灭菌验证造成困难（一般难以实现CIP/SIP）。

当然，市售也有高压卫生级隔膜泵（最高压力一般到100bar），但此类设备压力属于折中范围，且价格高，选择时需综合考虑。

膜组件单元包括PC滤膜、支撑板等组件，是挤出设备压力产生的背压单元，也是起挤出作用的核心部件。关于滤膜的选择方法在上一篇中已有相关讲述，就不再赘述了，这里主要就支撑板等组件做一个简单描述。

支撑板目前市售挤出设备中多采用SS316L粉末烧结板为主，其孔径一般为1~3μm，其在使用时最大的优势就是能迅速产生较高的背压（如200bar或更高），且板的厚度适中，耐用性强，能长时间使用不变形，是目前用得最多的一种方式。

缺点在于由于是粉末烧结的结构，内部通道孔径为计算值，且流道弯曲、复杂，易造成内容物残留，引起微生物负荷、内毒素残留的超标。所以在选择此方法时需供应商提供完善的清洗和灭菌方案，以确保能满足项目的需求。

另一种方式是采用通孔支撑板的方式，此方式由于是通孔设计，易于清洗和灭菌，往往能符合CIP/SIP要求，但此种方式需对挤出过程和样品特性有非常深入的了解，且能将二者作为一个整体进行综合考虑，然后再来选择或特殊制作。

温控单元一般涉及到两方面：一是挤出设备本体与样品接触的结构，二是样品流路管道。

如上一篇文章所述，温度是挤出过程的一个非常重要的影响因素。所以在进行挤出设备选型或设计时，需将此两部分可能产生的温度波动幅度降至最·低。一般挤出情况下温度波动控制在±3℃即可，此时只需用可外循环的恒温水浴，通过设备和管道的夹套控温就可以满足要求。

但如果恒温要求高（如要求波动范围在±0.5℃以内），此时就需要通过在关键部位设置温度传感器，并与恒温水源形成联动控制，整体调节温度，使其达到所需要求。

当然，从工程角度来看，温度的控制精度可以做得非常高，但相应的成本也较高，所以在选择时需要根据实际情况综合考虑。

辅助单元是指除挤出设备主体部分外的其他配置。如因工艺要求增设的温度、压力监控和调节单元；恒压或恒流控制系统；管道、阀门及连接件；升降平台、移动推车等。

对于此类配置，一般来说主要针对生产项目，可根据项目的工艺特殊性要求、与配液系统的衔接、清洗/灭菌要求来针对性的进行设计。

标准的实验室设备一般都会综合考虑各方面因素，进行取舍后逐步标准化，后续不会再有太大幅度的调整。用户端在进行选择时往往也需结合自身项目需求进行取舍后选择最合适的设备。

本文主要就挤出设备进行了一个较为综合的介绍。为兼顾行文的流畅性和可读性，于细节处未做更详细描述，关于此部分脂质体设备的特殊设计也没有全部列举，若大家有任何疑问欢迎与我们联系交流~