高圧リポソーム押出機:リポソーム調製のための効率的な装置

リポソーム処理 - リポソーム押出機

機器：ジェニザーリポソームエキストルーダー別名：エキソソームエキストルーダー、人工細胞膜エキストルーダー、押し出しによるリポソーム調製装置利点：リポソームエキストルーダーは主にリポソームの調製と均一なサイズ分布の達成に使用されます。ナノスケールのリポソーム製剤を生成するための理想的な装置であり、エキソソームや人工細胞膜を調製するのに適しています。トラックエッチングフィルターメンブレンを利用することで、リポソームエキストルーダーは大きな粒子や沈殿物を捕捉し、無菌濾過を達成することができます。用途：リポソームの薬物送達システム、ワクチン、遺伝子送達、化粧品の研究開発原理：リポソームとは、リン脂質二重層から構成される球形の小胞体です。リン脂質二重層は細胞膜の重要な構成要素であり、親水性と疎水性の特性を持ちます。水溶液中では、疎水性の末端は互いに結合し、自発的に小さな球形のリポソームを形成します。リポソームエキストルーダーは、リポソームの調製に設計された装置です。使用が簡単で、粒子サイズの制御能力が高く、狭い分布と満足できる再現性を持ちます。これまで、複雑な注射用リポソーム製品の調製に広く使用されています。

図3 手動式リポソームエキストルーダー

1.2 ジャケット付きリポソームエキストルーダージャケット付きリポソームエキストルーダーは、モデルによっては2mLから3Lのサンプル容量まで幅広い処理能力を持ち、ラボスケールやパイロットスケールのアプリケーションに適しています。圧縮窒素シリンダーによって駆動されます。ほとんどのジャケット付きリポソームエキストルーダーは、サンプルの温度制御を実現するためにジャケット付きバレルで設計されています。ジャケット付きリポソームエキストルーダー

図1 リン脂質二重層を持つ遺伝子送達リポソーム

リポソーム押し出し技術は、リポソームのリン脂質二重層の構造と性能特性を利用しています。リン脂質の相転移温度よりわずかに高い操作温度で、リポソームの大きな小胞体は特定の外部押し出し力によって特定の孔径を持つポリカーボネート膜を通過します。大粒子サイズのリポソームまたは複数区画リポソームは、膜孔のせん断によって破裂した後、急速に小さいサイズのリポソームに再重合されます。ポリカーボネート膜の孔径は固定されています（例えば50nm、100nm、200nm、400nm、1umなど）、またポリカーボネート押し出し膜は膜表面に垂直かつ均一なナノ孔分布を特徴としています。大きな小胞体が特定のナノ孔径を持つ膜を数回通過すると、試料は孔によって決定される均一なサイズに押し出されます。

図2 リポソーム押し出しを示す模式図

リポソームエキストルーダーの一般的なタイプリポソームエキストルーダーは、手動式のリポソームエキストルーダー、ジャケット付きのリポソームエキストルーダー、オンラインのリポソームエキストルーダーの3つのカテゴリに分類されます。それぞれのカテゴリは、異なる電源に基づいています. 1.1 手動式リポソームエキストルーダー手動式リポソームエキストルーダーは、25mLから2.5mLのサンプル容量を処理することができ、実験段階での小型サンプル容量アプリケーションに適しています。プランジャーを手動で押すだけで動作します。手動式エキストルーダーには、常温で動作するエキストルーダーと、ジャケット付きのエキストルーダーの2種類があります。冷却ジャケット付きの手動式リポソームエキストルーダーは、サンプル温度を制御するためのエキスパージョン条件で設計されています。手動式リポソームエキストルーダー

図3 手動式リポソームエキストルーダー

図4 ジャケット付きリポソームエキストルーダー

1.3 オンラインリポソームエクストルーダーオンラインリポソームエクストルーダーは、異なるモデルによって2mLから20Lの処理能力があります。これらのエクストルーダーは、パイロットスケールのアプリケーションにより適しています。高圧ポンプユニットまたはその他の生産機器によって動力が供給されます。オンラインリポソームエクストルーダー

図5 オンラインリポソームエクストルーダー

1.4 複数のリポソームエクストルーダーシステム複数のリポソームエクストルーダーシステムは、1Lから200Lの体積を処理できます。製品ラインには温度センサーと圧力センサーが搭載され、リポソームの生産を制御するための制御パネルがあります。

図6 リポソームエクストルーディング制御パネル付きの複数のリポソームエクストルーダーシステム

トラックエッチングポリカーボネート押出膜リポソーム押出装置の操作は、押出膜に対して高い要求を持っています。核トラックエッチングポリカーボネート膜は、フィルター孔の均一な分布を持つ必要があります。理想的な膜では、すべてのナノ孔は同じ大きさである必要があります。さらに、垂直孔分布を持つ押出膜は、リポソーム押出の準備により適しています。

トラックエッチングポリカーボネート膜の顕微鏡による表現

図7 トラックエッチングポリカーボネート膜の顕微鏡による表現

一般的に、ポリカーボネート膜の適切なサイズを選択することで、正常なエクストルージョンが保証されます。エクストルージョン前に、処理サンプルの初期粒子サイズを把握することを強く推奨します。また、エンドプロダクトの目標粒子サイズを考慮することも重要です。例えば、サンプルの初期粒子サイズが1μmで、目標は100nm未満の粒子サイズを達成する場合、次の2つのオプションがあります。

1）目標ポアサイズ膜を使用して複数回エクストルージョンする例えば、ユーザーはリポソームエクストルーダーを使用して、100nmのポリカーボネート膜を複数回通過させることができます。しかし、以下の問題が発生する可能性があります。 1）エクストルージョンプロセスの困難性； 2）大きな小胞体がポリカーボネート膜の表面を塞ぐことがあり、新しい膜に交換が必要になるなど。

2）異なるポアサイズ膜を使用したエクストルージョンこの手順は、ステップバイステップで異なるポアサイズの膜を使用してエクストルージョンすることです。例えば、まずサンプルを400nmのポリカーボネート膜を通してエクストルージョンし、エクストルージョンプロセスを観察します。もし、400nmの膜を通してサンプルをエクストルージョンするのが難しい場合は、800nmの膜に交換し、3〜5回エクストルージョンを行います。プロセス中に最適化することができます。1回目のエクストルージョン後は、より小さいポアサイズのポリカーボネート膜、例えば100nmまたは80nmを選択して、再度エクストルージョンします。100nm膜を通してエクストルージョンするのが難しい場合は、200nmの膜を過渡的に使用できます。

3）高圧均質化-エクストルージョン法

サンプルはまず高圧均質化され、均質化後に100nmまたは80nmのポリカーボネート膜を通してエクストルージョンされます。(図8)

図8 高圧均質化装置とオンラインリポソーム押し出し装置の結合。