日志
最全的脂质体的介绍（转）
作为制药行业的设备服务商，我们在进行很多设备和生产线项目设计的时候除了将已有自然科学技术作为基础外，也常常在人体结构中去寻找更优的方向或者思路，往往有意想不到的收获。就好比心脏就是世界上最好的泵；大脑就是最好的控制系统；各种生物感受器是最好的传感器；各种对环境因素变化而引起的适应性变化是最优的补偿设计；血液在毛细血管中的流动是最好的微通道流体流动案例等等。所以，很多设备和生产线的设计者们也常常将所设计出来的产品抛开其具体功能应用，拿出来与人体结构和功能做一个感性的对比，指导着我们前行！
行业发展
抛开API本身来说，各种液体剂型的发展，从水针制剂、常规悬浮液到乳剂，再到脂质体。毫无疑问，脂质体无论在安全性还是有效性上都有其独一无二的优势，所以近年来是发展最为迅速的制剂剂型之一，也是各大高校、科研单位、制药企业重点关注的项目之一。当然，从结构上来说，脂质体的结构也是目前与人体细胞的膜结构最为接近的剂型。
正是有了自然科学关于人体细胞膜结构的研究作为基础，脂质体技术也就应运而生了。随着人们对于药物的要求逐步提高，国内外各类型脂质体的逐渐上市，脂质体类的研发项目也越来越多。然而，由于脂质体功能有着独一无二的优势，其制备过程也也较之传统制剂复杂许多，很多设备都需要进行特殊的工艺化定制，所以业内常将脂质体类制剂称为“高端复杂注射剂”。
从制备角度来看，制备技术也有了长足的发展。薄膜分散法从旋蒸走向了薄膜蒸发系统、注入法逐渐走向连续制备、粒径控制从均质技术延伸到了微射流技术和挤出技术、超滤技术应用面的延伸（置换缓冲液、热原控制等）、各种溶剂去除和过程控制技术、从批次制备到连续制造、新技术的出现（如微流控）等等。
设备选择
“工欲善其事，必先利其器”。我们所理解的“利”并不是最新的、最贵的设备，而是最合适的设备。脂质体技术虽然有其相似性，但每一个不同的脂质体品种，或者同一个脂质体品种，在不同的具体项目中都必然有其特殊性。如何选择脂质体制备环节中最合适的设备？如何选择各种不同的搭配和组合方式？这往往会涉及到许多不同的领域交叉，所以抉择起来往往也比较困难。
因此，我们有了推出这么一个“艾分享-脂质体篇”系列软文的想法，我们会把以往的经验总结后进行介绍，也将邀请业内资深客户和合作伙伴们做分享。将设备的介绍进行升华，讲述设备的时候不再只是讲述某个设备，而是讲述某种技术，讲述如何从应用角度去选择最合适的技术，然后才是设备，让使用者能够从应用角度提出对设备的要求，服务商们以此为依据进行标准化设备的推荐或者非标化设备的设计。
【艾分享 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】脂质体的粒径控制（一）：概述
脂质体的膜结构主要由磷脂和胆固醇组成。磷脂作为脂质体膜结构的基础，由于具有两亲性，亲水头部聚集朝向一侧，疏水尾部朝向另一侧，形成较为稳定的具有双分子层的封闭囊泡结构。胆固醇在脂质体结构中起稳定性作用，当环境条件改变（如温度、渗透压、pH等）时，能起到增强脂质体结构稳定性的作用。
脂质体在全制备过程中，由于粒径的大小和分布情况对后续的稳定性、包封率等都有着非常重要的影响。因此，脂质体的粒径控制是脂质体制备过程中的基础，也是非常重要的一个环节。脂质体粒径控制的方法目前比较多，相对而言要减小粒径达到所需要求也比较容易，但是要筛选出一个既稳定可靠、又重现性好、还适于生产放大的工艺，仍需费一番思量。在诸多方法和设备中如何去选择，最终还需依赖脂质体的基本结构特点、自身在研脂质体品种的特殊性而决定。
有机相与水相水化形成脂质体后往往其粒径的大小和分布不符合要求，必须予以适当的整粒，也就是我们常说的粒径控制。而目前可以用于减小粒径的方式也较多，主要有：超声波、剪切、均质、挤出四种。
超声波
超声波的特点在于其输出能量集中，密度大。适合于小量（一般建议10ml以下）各类脂质体样品的粒径控制使用，尤其适合于微量的载药型脂质体粒径控制。
超声波在用于样品粒径控制时，由于距离其探头远近不同的样品粒子所接收的能量差异较大，导致容器中不同部位的样品粒子粒径差异较大。样品越多，容器越大，此差异就越明显，不适合于产业化放大。
所以，在进行脂质体论文研究或立项阶段的可行性研究实验时，超声波由于其通用性及成本低的优势，是一个非常理想的选择方式。而在有产业化方向或要求的脂质体项目研究中，建议选择其他方式进行粒径控制。
剪切
剪切的原理在于，样品粒子通过定转子之间的狭窄缝隙中可形成非常剧烈的湍流，并由机械传动结构所传递的能量对样品粒子进行高线速度的剪切，使样品粒子达到细化的效果。
剪切设备在脂肪乳的制备过程中是非常重要的一个设备，在脂质体领域的应用相对较少。这是因为，脂质体的结构较为柔弱，在减小粒径的过程中需要吸收一定的能量，但能量不能过大，否则容易造成脂膜结构的损坏。而剪切的特点在于能量过大，控制不慎则容易过度，造成脂质体的破损。
所以，剪切设备在应用于脂质体粒径控制的时候，常常需要将剪切技术和混合、搅拌技术相结合，设计特定的容腔结构、定转子结构和缝隙大小，并在工艺过程中对传质、传热和力学（粒子表面张力和应力）分析的研究要比较深入，并有理论计算基础，这样才能用好。
正是由于这种特殊性，剪切在脂质体粒径控制的应用中使用较少，但往往有特殊要求的应用场合中会比较有优势，比如：部分特殊被动载药型脂质体、多囊脂质体等。
剪切也常常作为一种过程技术，与其他设备配套使用。如均质、挤出。
均质
均质技术的首次亮相是在1900年巴黎世博会，距今已经有一百多年的历史。均质技术最初设计为食品乳化用，用于控制乳制品的粒径。后来由于均质技术的通用性及其独一无二的适于放大的优势，逐渐在制药行业中崭露头角。国内制药行业大约20年前引进此技术，并已大量用于如：营养性脂肪乳剂、载药型脂肪乳剂、特殊功能医学食品等领域。
当然，均质技术在脂质体行业也有着非常广泛的应用。早期上市脂质体品种，如：两性霉素B、阿霉素，都采用了均质技术作为生产上的核心设备。均质技术主要有两种：一种是高压均质技术，一种是微射流技术。
【艾分享 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】脂质体的粒径控制（二）：均质技术
接着上一篇文章关于脂质体粒径控制方法的介绍，我们这一篇主要讲一下均质技术。
均质技术按目前的市售产品来分，主要有两类：一是高压均质技术，二是微射流技术。二者既有着一定的相似性，也有各自的特点，在不同的应用与实际项目中都有着比较多的应用。当然，市售各品牌产品也比较多，本文并不针对某一设备进行讲述，而是立足于均质这一技术进行介绍。
（一）能量转换
均质过程总的来说是一个能量转换的过程。从此角度可将所有均质设备的运行分为3个过程：能量来源与转换、能量传输和能量使用。
能量来源与转换
均质设备的能量来源有三种：电能、液压能和气源能。
一般来说：
电能作为动力源时是通过电机的运行直接将电能进行转换，作为均质设备的动力源；
液压能是通过电机将电能转化为液压能，再转化为机械能从而作为均质设备的动力源；
气源作为动力源时，往往其压力达不到均质设备所需的压力，所以实际应用中是通过增压单元将气压进行增压后作为均质设备的动力源。
这三种动力方式都有着各自的特点，在市售的均质设备中都有着比较广泛的使用，这里做一个简要的说明：
电能
电能直接作为均质设备动力源时，其特点是能量来源和动力传输都比较稳定，其输出压力和设备产能适中，设备运行噪音小，比较适合制药行业的特点，因而应用面最广。
此类型均质设备最高可稳定输出压力一般在2000bar左右，流量最大可到1000L/H或以上，最小型设备的单次最小样品量可做到约5ml。
在具体选择此类均质设备时，需综合考虑三个因素：样品总量、使用压力、单次使用时间。可以将样品总量和单次使用时间二者结合后计算出所需设备的流量，再结合使用压力进行均质设备动力的选型。其中，在进行所需设备流量计算时需注意：与使用时间相结合的样品总量是单次样品量与均质次数的乘积，且需考虑多次均质时中途切换的时间。
液压能
液压能作为均质设备动力源时，其特点是动力来源和传输都比较稳定，输出压力高，特别是高压（2000bar以上）运行时的稳定性好。
一般来说最高压力可以达到3000bar或更高，流量也很大，可以到每小时吨级以上。但此类型设备噪音较大，体积大，耗能大，且因泄漏造成污染的风险也相对较大，因而在制药行业的应用中相对较少。但对于需要2000bar以上工作压力的样品，可考虑此类型设备。
气源能
气源作为均质设备的动力源时，其特点在于设备结构简单，体积小。但均质设备往往所需的工作压力高（一般在1000bar左右），所以气源往往需要增压后才能作为均质设备的动力源。
一般来说，气源提供的压力和流量均有限（仅限于一般的工况条件，特殊设计的气源供应系统除外），所以高压运行时如果设备所需流量大则容易有压力不稳定，出现大幅波动或下降的情况。
所以，此类型均质设备一般比较适合于实验室设备使用，可实现高压功能（如3000bar），也可实现微量样品均质要求（如3ml），但生产上往往不合适。
能量的传输
动力源将能量接收后即通过各自的转换机构将能量转移至工作单元，可通过机械连杆传输、皮带传输、齿轮传输等各种方式，该环节的设计主要由机械设计人员考虑，主旨是使能量传递最稳定，损耗量最小。客户端除考虑设备能耗因素时需着重考察外，其他不必过于关注。
均质设备中与能量传输相关的部分属机械部分知识，与具体应用的关联性不大，这里就不做详细介绍了。
能量的使用
能量来源已有，也传输过来了，如何才能把这些能量用好呢？这就可以关联到具体应用项目中来了。
均质设备的能量使用单元即为均质单元。均质单元通过其特殊的结构和流道设计，能产生很高的背压。其过程为：动力传输单元将样品输送至均质单元的背压模块时，由于其特殊结构设计，使样品流道急剧变小，进而对样品粒子进行增压、增速，并在特殊结构中进行爆破、碰撞、剪切，能量也就在此过程中传递给样品粒子，使其破碎，粒径变小。
此单元主要有两方面的因素会极大影响均质的效果：能量转化率和产热量。
从均质单元类型上来说有分体狭缝式（也称均质阀式）和整体狭缝式（也可称微射流腔）。均质阀式有剧烈释压型和温和释压型；微射流腔有Z型和Y型。这几种不同的结构类型在实际使用中都非常广泛，差别也较大。
行文至此，篇幅已长，此篇就暂到这里吧。
均质单元是均质技术的关键所在，也是均质设备的核心，下一篇会作为一个专题进行介绍。
接着上一篇文章关于均质技术的介绍，这一篇主要讲述均质技术/设备的核心单元——均质单元。
脂质体样品粒子的粒径减小和分布改善均是在均质设备的均质单元中完成，如上一篇所述，均质单元从类别上来说大体可以分为均质阀式（分体狭缝式）和微射流容腔式（整体狭缝式）。
一、均质阀式（分体狭缝式）
一般来说，此类型均质设备的均质单元称为均质阀。分为三个组件：均质阀座，均质阀芯和冲击环。
均质阀座与均质阀芯预先贴合，当均质设备动力单元将样品吸入并输送至均质单元时，样品由前端流道挤入至均质阀座孔道内，由于均质阀座的孔道（一般直径1mm~3mm）比前端流路管道小很多，所以样品内部能量急剧增加，并将均质阀座和均质阀芯挤出一条缝隙，样品粒子由此缝隙高速喷出，并经冲击环内侧撞击后喷射而出，完成均质过程。
此过程中，从狭缝中喷出的瞬间由于存在巨大的压力差（即为均质设备显示压力，一般可以到1000bar以上），使粒子产生巨大的爆破作用，同时由于高速喷射而出，与冲击环内侧的撞击力及粒子之间的剪切力共同作用，使粒子达到粒径减小的效果。
过程中均质阀座与均质阀芯之间的贴合紧密度直接影响样品冲破缝隙所承受的阻力，此阻力的大小即为均质的压力，一般来说阻力越大，即均质压力越高、爆破力越强、喷出速度越高，所形成的粒子间剪切力、与冲击环之间的撞击力也越强，均质能力就越强，粒径就越小。而均质压力大小的调节通过调节均质阀座与均质阀芯之间的贴合紧密度来实现。
除均质阀座与均质阀芯之间的贴合紧密度影响外，均质阀座的出口释放距离也极为重要（一般称均质阀座边宽），可以理解为，能量一定的情况下，边宽越窄，能量损耗越小，其喷射出的速度就越高，均质效果也就越好。
综上，对于均质阀式的均质设备，影响均质效果的因素除均质压力外，还与均质单元的能量转换率有关。
此外，均质过程中由于存在巨大的爆破力和撞击力，其总能量除用于均质破碎所需能量之外，必然有一部分会变成热量，且均质压力越高，次数越多，产热越多。所以均质设备一般需配备高效热交换器，可通过接入的冷媒对样品进行适度降温，以辅助达到最佳的均质效果。
二、微射流容腔式（整体狭缝式）
不同于均质阀式的均质设备，微射流容腔是一个整体式的狭缝，其大小一般为75μm/100μm，不可调节。其原理为样品粒子通过容腔通道时在通道内进行高速的撞击，撞击效应和剪切效应相结合以达到均质细化的效果。一般根据通道结构的不同可以分为Z型和Y型。
均质阀式的均质设备是通过调节均质阀座与阀芯的紧密程度来改变缝隙大小从而改变均质压力的大小来改善均质效果。而微射流容腔的狭缝大小不可调节，其均质压力的调节通过流速的调节来实现。即在缝隙通道固定的情况下，流速越大，压力越高，碰撞力越强，均质效果也就越好。
温度的产生和控制与均质阀式的均质设备基本相同。三、均质阀式与微射流容腔式的对比
均质阀式与微射流容腔式的均质设备在脂质体领域应用均比较多，二者有各自的一些特点，有相似性也有不同点。
首先，由于脂质体样品是以磷脂为膜材形成的脂质双分子层，在一定温度条件下，其刚性远远低于无机材料或硬度较大的其他粒子，脂质体粒子柔性较强，其粒径减小所需的能量并不大，因此从这个角度来看，两种类型的均质设备均可以满足脂质体样品减小粒径的要求。
除粒径大小外，脂质体样品对粒径的分布要求非常高，一般PDI均需达到0.1以下。针对此特性，微射流容腔式的均质设备就优势非常大，主要在于：微射流容腔式的设备动力部分活塞直径小，行程长，这就使得其输出的均质是高压持续时间长、压力稳定，且缝隙非常小，所以其能量转换率高，脉冲波动非常小，样品粒子经过容腔所受到的工艺条件基本相同，所以其均质的样品PDI一般都非常小，可以直接达到要求。
而均质阀式的均质设备由于柱塞较粗，行程短，压力脉冲波动较大，其粒径均一性较差，往往均质后的样品平均粒径能达到要求，但PDI往往与预期效果有一定的差距。微射流容腔式的均质设备压力波形呈梯形状，且上升与下降的时间非常短，而均质阀式的设备压力近似于正弦波，波动较大。
当然，均质阀式的均质设备特点在于均质压力适中，但流量比微射流容腔式均质设备大很多，所以当其用于脂质体样品均质时可大大减少均质过程所需的时间。此类型设备常与挤出设备配套使用，部分类型脂质体品种效果极佳。
所以，选择均质设备作为脂质体粒径控制的设备来看，二者各有其特点，如何选择主要取决于工艺要求（效果和效率）以及验证便捷性，不能一概而论。四
关于均质技术在脂质体粒径控制上的应用就交流到这里了，如前面所述，脂质体样品对于粒径均一性的要求非常高，当不论采用何种均质设备都达不到所需效果时，脂质体挤出技术也就应运而生了，后面的文章将对脂质体挤出技术作详细介绍。【艾分享 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】脂质体的粒径控制（四）：挤出技术脂质体挤出技术充分利用了脂质体膜材的结构和性能特点，在略高于磷脂相变温度的条件下，通过一定的压力驱动，使脂质体粒子通过聚碳树脂滤膜，通过膜材的剪切力来减小脂质体粒径，控制其分布。由于聚碳酸酯滤膜的孔径固定（如50nm，100nm等），可有效确保脂质体粒子在通过滤膜后其粒径大小集中在滤膜孔径大小的附近，一般在±10%的波动范围内（有相关文献已对此进行了较为详细阐述和计算说明），所以工艺选择得好时，挤出技术可将脂质体的粒径分布控制在非常窄的范围内（一般PDI可到0.01~0.03之间）。而如何选择一个比较好的脂质体挤出工艺往往涉及到三个非常重要的因素：挤出温度、挤出压力和挤出滤膜的选择。
挤出温度
由于脂质体是一种人工合成的类似于细胞膜的质膜结构，其主要成分是磷脂和胆固醇。磷脂都有一定的相变温度，当脂质体温度在磷脂相变温度时，质膜的流动性较好，表现为柔性，此时通过PC滤膜较为温和的剪切力即可有效的减小脂质体粒径，并使其分布控制在很好的范围之内。
所以，在选择挤出技术作为脂质体粒径控制的方法时，一定要对温度做有效的控制。一是温度的范围，不能过高或过低；二是样品所经过或接触的挤出设备相关部位要实现恒温控制，不能有太大的温度差异。
挤出压力
挤出压力即为脂质体过膜时所受到的剪切力。此剪切力的大小直接决定了脂质体粒径控制的效果。而如前文“挤出温度”部分所述，脂质体粒子在过膜时柔性较强，也容易发生形变，所以过滤的速度就显得尤为重要。如果过膜的速度过慢，则脂质体粒子有可能是通过发生形变的方式通过挤出膜，过膜后即恢复原状，其粒径大小并未发生实质性改变；如果过膜的速度过快，则有可能因表面切应力的骤变过于剧烈而导致脂质体粒子破坏，造成结构的损坏。而此过膜的速度取决于挤出的压力。
所以，如何选择一个合适的挤出压力就非常重要。总体原则是在不损坏脂质体粒子结构的前提下，尽量提高压力，这样挤出的速度快，效果也好。作为挤出压力的动力提供源既可以是高压气体，也可以是高压泵，两者在具体选择和使用时也有所差别，此部分内容将在后续文章中做详细介绍。
挤出滤膜的选择
挤出滤膜是脂质体挤出的动作执行者，也是挤出压力的产生者，其对挤出效果的优劣有着至关重要的作用。一般来说，对于某一个脂质体样品的挤出，既可以选择单张滤膜的梯度挤出方式，也可采用多层滤膜的叠加方式，可根据实际工艺需求选择最优方案。
一般来说，在选择脂质体挤出滤膜的孔径时，需先测定挤出前脂质体样品的原始粒径，并与最终所需达到的目标粒径相结合进行考虑，然后确定选择何种滤膜。举例来说，如果样品原始粒径为400nm，最终粒径需要到80nm以下，则可初步考虑两种方案进行粒径控制：第一、采用单层膜的梯度挤出
此时，可先用200nm的滤膜进行挤出，观察其挤出过程，若样品非常难挤出，则需更换为400nm滤膜作第一次挤出；若挤出过程比较顺畅，则就用200nm滤膜作为第一次挤出用膜，挤出次数一般建议3~5次，可在后续工艺过程中进行优化；200nm滤膜挤出完成后，可选用80nm或50nm的滤膜进行挤出，其摸索过程同上，若样品无法挤出则中间需增加100nm滤膜作为过渡。用此方法进行挤出时，选择原则是在能达到脂质体粒径控制效果的前提下，所选用的滤膜种类尽量少，这样可以大大简化操作过程，且更利于产业化放大。第二、采用多层膜的叠加挤出
此时，由于其原始粒径为400nm，目标粒径为80nm，则多层膜叠加时最大孔径的滤膜不大于400nm，最小的孔径不大于80nm，中间可适当选择过渡孔径的滤膜。如：可采用400nm+100nm+80nm、200nm+100nm+50nm、200nm+80nm、200nm+50nm、100nm+80nm、100nm+50nm等方式进行膜的组合。
此种方式的优势在于通过一种膜组合即可完成挤出过程，达到所需效果，中途不需要更换滤膜；其难点在于膜组合的方式比较多，如何选择合适的膜组合需要结合脂质体的类型进行合理设计，并在实际实验过程中逐步优化至最终确定。总结
挤出技术的关键点主要就是如上所述的三点：挤出温度、挤出压力、挤出滤膜的选择。然而不同类型的脂质体特性差异较大，挤出设备的种类也较多，如何针对特定的项目选择最合适的挤出设备和挤出工艺往往需要将诸多因素结合起来考虑，然后再确定。
【艾分享 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】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。
动力执行单元
一、高压气体
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。
二、高压动力泵
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
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。
温控单元
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
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。
小结
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~【艾分享 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】脂质体的粒径控制（六）：常用脂质体挤出器前两篇文章就#脂质体挤出技术#和#挤出设备#做了较为综合的介绍，而在进行脂质体挤出时，必须使用相应的设备。但每一台设备在最终定型成为标准品时，都会将各种性能要求、通用性、价格、使用便捷性等因素综合考虑，进行一定程度的取舍。正由于存在这样一个取舍过程，所以每台设备都各有其最适合、以及使用时存在一定弊端的项目和领域。
所以，如何选择最合适的挤出设备，就显得尤为重要。本文试就市售的#常用脂质体挤出器#做一个较为详细的介绍。
微量手推型挤出器
微量手推型脂质体挤出器的原理为：
采用密封的玻璃注射器，利用手推力作为动力，使一端针筒内的脂质体样品挤压后强制通过中部的PC滤膜，通过PC滤膜的剪切力减小脂质体的粒径，提高分布，然后回到另一侧的针筒；再次推动另一侧针筒的推杆，进行第二次挤出。多次挤出时重复上述过程即可。若挤出过程需要控温，则可以将设备整体置于热水浴中进行挤出。
此设备的优势：可以挤出非常小的样品量（0~1ml），样品无损耗，且挤出过程全程可见，非常适合于实验室微量样品的挤出要求。缺点：手动挤出，压力未知，且挤出过程一般非常困难，玻璃注射器易损坏。此设备整体价格成本较低，所以非常适合于实验室的探索性实验使用。罐体式脂质体挤出器
罐体式脂质体挤出器的原理是：
以高压氮气作为动力，将脂质体样品进行挤压，使其通过下部的PC滤膜及其支撑组件，过膜时PC膜产生的剪切力可使脂质体样品的粒径减小，分布提高。
此设备的优势：气体直接压送样品通过PC膜，压力稳定，无脉冲波动，可有效确保所有的脂质体样品都通过了同样挤压力的挤压，均一性好。
另一优势是可根据样品的体积来定制相应大小的高压容腔（如10ml，50ml，100ml，200ml，800ml，1000ml等），对应挤出盘组件的规格也有所差别（直径如25mm，47mm，90mm，142mm）。
缺点：
所能提供的挤出压力较低（一般最大1000psi），对于很多处方不太成熟的脂质体品种或载药型的脂质体一般难以挤出，挤出速度非常慢，很多样品无法挤出。
另一缺点在于，一般此类市售标准设备容腔自带夹套保温，但挤出盘处无保温夹套，所以挤出过程中会存在一定的低温区域，有时对挤出效果的影响较大。
此类设备一般用于实验室脂质体样品挤出较多（1ml~1000ml），且尤其适合于处方成熟的空白脂质体样品的挤出。部分也可采取多个并联使用的方式满足中试、生产产能的需求。
气体增压型挤出器
此类脂质体挤出器的原理是：
以氮气或压缩空气作为动力源输入，气缸对输入气源进行增压后，通过活塞将预先装入容腔内的脂质体样品进行挤压，使其通过PC滤膜及其支撑组件，过膜时所产生的剪切力可使得脂质体样品粒径减小，分布提高。
能提供的挤出压力高（最高可达250bar/3600psi），基本能满足所有类型的脂质体样品挤出压力要求（各类处方成熟/尚未成熟的空白脂质体样品，各类载药型脂质体样品等）；且挤出过程压力恒定，无波动；
挤出的速度较快（较罐体脂质体挤出器一般可提升大约10~15倍）；
样品容腔及挤出单元均带保温夹套，全挤出过程均为恒温，无温度波动。
缺点：挤出速度过快，有时会因预设压力过高而导致挤出速度过快，使得挤出效果达不到所需要求。所以此设备在使用时得特别注意需要摸索较为合适的挤出压力和挤出速度。
此设备的通用性相对较大，适合各类品种挤出。但由于原理决定了其单次挤出量不会太大（一般1ml~100ml），所以仅适合实验室使用。连续型挤出仪
连续型脂质体脂质体挤出仪是由高压泵、挤出盘通过阀门和管件连接而成。
高压泵将样品吸入，并输送至挤出盘，通过高压泵提供高压动力将样品从挤出盘中挤出，以达到粒径脂质体粒径控制的效果。
由于泵是连续运行的，挤出仪的进、出料也是连续同时进行的，所以此类型挤出仪称为连续型脂质体挤出仪。
一、高压泵
高压泵一般有两种类型：高压柱塞泵和高压隔膜泵，两类泵在脂质体的研发、中试及生产项目中均有较多使用。从实验型和中式、生产型来考虑：实验型一般高压泵的流速范围为0~200ml/min，最高压力为250bar，与挤出盘连用时最小样品体积可小至5ml；
中式、生产型一般流速最高可到500~1000L/H，最高压力可以达到500bar（高压柱塞泵可到500bar，高压隔膜泵一般最高100bar），此时所需的样品体积量较大，一般样品体积范围推荐在5L~200L之间。
二、挤出盘
此类挤出仪所配套的挤出盘按直径来分一般建议选用：47mm、90mm和142mm。19mm和25mm由于通量太小，不适宜与高压泵连用。而293mm挤出盘由于样品损耗量较大，且滤膜购买不太便捷，一般情况也较少使用。确定好挤出盘规格后，一般结合挤出工艺要求，如挤出几种不同的膜组？挤出时间要求？残留量要求？综合这三方面的因素即可确定挤出盘的直径、数量和连接方式，再与泵实现较好的连接就完成了主体配置设计或选型。三、过程控制部件
过程控制部件一般含阀门、管道、仪表（温度仪表和压力仪表）。阀门和管道的合理选用可保证挤出过程连续进行直至完成。中途无需停机换膜等操作。同一膜组不同次数的挤出、不同膜组不同次数的挤出等过程通过切换阀门即可完成操作。
温度和压力仪表的选用可监控挤出过程中的各点压力和温度，如有需要也可以与控制系统实现联动，以确保挤出工艺过程中的核心参数的稳定性及实时调节性。
总体来说，过程控制部件为标准配置外的附属配置，可结合工艺要求及清洗、灭菌要求合理选用。
关于脂质体粒径控制的相关交流到此篇已基本介绍完，后续会就生产上如何选择或设计脂质体粒径控制的设备和系统做交流。前面第【03】到【08】篇介绍了脂质体粒径控制中所用到的高压均质技术、微射流技术、挤出技术，以及相应的高压均质设备、微射流设备及挤出设备。任何理论都得在实践中去检验，且任何实验研究其终极目标也是为了能实现产业化，转换为生产力。
产业化系统思路
可以这么说，产业化对于任何一个设备的选择，即要满足工艺要求（产品能做出来），也要符合工程要求（符合清洗、灭菌及验证要求），所以它不单单是一个设备，而是一套系统。
因此，在进行生产项目的设备设计和选型时，一定要有一个开放的心态，将设备与具体项目结合为一个整体进行考虑，将任何标准设备都视为非标准设备，一切以实际的、具体的、特定的需求为依据。就如同做饭一样，我们需要的是一套能做出健康、味美、好看的菜的好用的装备，而不是仅能实现某些具体功能的锅碗瓢盆类的炊具。这个思路也是我们后面行文的主体思路。
如前面几篇文章所述，脂质体粒径控制的能用于生产项目的有：剪切、高压均质、微射流、挤出技术及相关设备。
总体来看，剪切应用较少，这里就不做过多的介绍。高压均质和微射流由于其压力高，输出量能大，适于处理原始粒径较大或浓度较高的样品；挤出适于做原始粒径本就较小，旨在提高分布的项目需求中。而脂质体粒径控制需求是两方面的，既要粒径小也要分布好，生产设备从工艺角度的选型依据也在于此。脂质体项目工艺需求与脂质体粒径控制装备技术的相关重要因素如下表：工 艺 需 求 | 粒径大小 |
| 粒径分布 | |
| 温度控制 | |
| 工作时间 | |
装 备 技 术 | 工作压力（均质/挤出压力）及其稳定性 |
| 控温设计 | |
| 处理效率 |
产业化脂质体粒径控制装备的需求可描述为：
所选用的脂质体粒径控制装备需在规定时间内，稳定输出工艺过程中所需的压力，且能实现良好的控温和保温效果。压力和温度的上下限度值、波动限度、精度均需控制在所需范围之内。
因此在方案确定之前，一定要双方耐心的做详细、深入的交流，并对各种风险一起做评估，然后再进行取舍。这样所制定的方案不一定是最完美的方案，但一定是最合适的、最可控、重复性最好的方案。
与欧美较发达国家相比，国内在进行此类项目合作时甲乙双方一般会存在一定的交流不畅。这中间所存在或暴露出来的风险双方都不愿意承担。正是因为这个问题一直存在，就往往导致很多国内供应的生产设备在后续调试或生产中，有很多地方需要持续不断的进行改进，极大的影响了项目的进度和进展。而这一情况其实只要双方能开诚布公的深入交流往往能得到很大的改善。
当然，这就说得有点远了，但生产项目不同于实验项目，共担风险的交流是一个项目顺利进行的必要前提。继续上面的内容，生产用脂质体粒径控制装备从组合方式来看共有如下五种方式：纯高压均质；
纯微射流均质；
纯挤出；
高压均质+挤出；
微射流均质+挤出。
这五种方式在实际的生产中都已经有实际的案例。
结语
本文就具体技术内容讲述的不多，主要目的是让大家在进行生产用设备选型时变换理念，调整为开放心态，这样才能选择到最合适自己想买的设备。下一篇文章将对上述五种类型做详细介绍。
【艾分享 · 脂质体制备 · 工艺设备篇】脂质体的粒径控制（八）：产业化 · 中一、纯高压均质
结合前期实验及中式实验情况，若纯高压均质的方法能达到脂质体粒径控制要求的话，生产上一般也可以直接选用高压均质的方法。从工艺角度看一般只需要注意一下三点即可：
即：所需均质设备流量min=（样品体积*均质次数）/ （计划工作时间+修正时间）；
3）温度控制：实验及中式过程中，样品容器与设备往往近距离连接，管路很短，过程中的温度损耗小，也比较容易控制。而生产过程中这个是必须考虑的一个因素，即尽量将样品流路的所有环节做好保温或控温处理，对有温度波动的风险点做好相应的控制设计。二、纯微射流
此种方法在生产设备的选型时与“一”基本一致，差别主要在于样品特性更适宜用哪种设备。
若前期实验与中式过程用微射流均质才能达到要求，则建议生产时继续沿用，其选型时所考虑的三个因素点同上所述，这里就不赘述了。
三、纯挤出
纯挤出的方式在脂质体产业化粒径控制上应用较多，主要有两种类型：一是一种膜组多个挤出盘同时挤出，二是多种膜组多个挤出盘挤出。
结合前期实验情况，可先对相关工艺数据进行整理，确定好生产用挤出系统选型所必需的参数，主要是：a.挤出压力；b.挤出膜组；c.每种膜组挤出的次数；d.挤出温度；再结合每个生产周期分配给挤出过程的时间，确定好最后一个因素：e.挤出时间。具体设计和选型思路顺序为：1）泵类型确定：根据挤出压力的大小选择适合的泵类型，若使用压力在100bar以内，建议采用卫生级高压隔膜泵；若使用压力在100bar以上，则建议选用高压柱塞泵。2）挤出盘组数确定：若只用一种挤出膜组，则挤出盘的组数即为“1”；若用n种不同挤出膜组，则挤出盘的组数为“n”。当然，每组挤出盘的数量一般不止1个，可为2个，3个，4个或更多。有些情况下，可多配套一组挤出盘作为备用组。3）挤出盘直径：生产规模脂质体一般选用直径为142mm或293mm的挤出盘作为挤出单元，除特殊情况一般推荐142mm直径。4）挤出盘数量：如2）中方法确定好挤出盘组数后，需确认每组内挤出盘个数。此时需先将不同挤出盘组的功能做细分，如：预挤出，挤出，除菌过滤前挤出等，然后将总的挤出过程所需时间按细分功能的要求进行分配，即总时间t分为：t1，t2，t3….等，与泵速结合后即可确定每组挤出单元内挤出盘的数量。5）温度控制：生产型脂质体挤出系统一般挤出盘数量较多，管路也相对较多，所以温度损耗和波动也较大，所以在具体选型设计时要充分考虑系统中可能的温度损耗和波动点，并对其进行有效的控制以确保能充分满足脂质体挤出的功能要求，确保能做出合格的产品。当然，这个设计或选型过程不是单方面能完成的，需要购方提供相关的工艺数据，供方结合已有相关设备设计数据和案例经验数据后提供初步设计方案，后由双方详细交流后即可确定最终挤出方案；四、高压均质+挤出
此种方式中高压均质机一般有两种可能的使用功能：一是用作脂质体的均质，用于减小粒径；二是均质机仅作为挤出的动力泵，而不执行减小粒径的功能。
对于第一种情况时，可结合方式“一”进行均质机的选型，然后结合方式“三”的说明进行挤出单元的设计和选型，二者结合即为整体方案；对于第二种情况时，可直接参考方式“三”即可。五、微射流均质+挤出
此种方式一般微射流均质机一般作为脂质体粒径控制的主要设备，挤出仅作为辅助，用于提升脂质体的粒径分布。
具体选型时先结合方式“一”相关说明进行微射流均质机的选型，然后结合方式“三”进行挤出单元的选型和设计，二者结合即为具体配置方案。
结语
以上五种方式基本涵盖了所有的脂质体生产项目中粒径控制所选用的方法。在具体运用时，往往需要供需双方共同交流后方能确定最适合的配置方案。产业化与实验研究有一个非常大的区别在于：实验研究一般仅需要将产品做出来，能符合相关质量指标即可。而产业化不仅需要将产品做出来，其无菌控制的要求也非常高，热原、内毒素、微生物负荷等指标都要进行严格的控制。
关于脂质体产业化中粒径控制五种方式及其选型和设计思路在前两篇中已有较为详细的介绍，本文主要介绍：产业化中，除工艺要求外，对设备和系统影响较大的其他重要因素。
残留量
脂质体类产品一般附加值较高，其生产中一般都需要考虑收率问题：即各个环节中的容器、设备和管路等都需要做到将残留量控制在最小。
所以，前两篇（产业化·上、中）中所述的五种方式，除从工艺需求角度考虑设备选型和设计外，还需从"如何将管路和设备中样品损耗做到最小"的角度来进行优化设计。故而不同膜组，不同挤出盘，以及挤出盘与高压泵之间的连接、组合方式，设备内部的流道结构、管道坡度等，都需要作为设计中重要考察的因素。当然，残留量也可通过工艺控制的方式来解决，但若能与工程设计实现良好的结合往往能起到事半功倍的效果。清洗
能做到彻底清洁是生产线上所有相关设备必须实现的功能。
脂质体的粒径控制设备或系统，由于工艺要求的特殊性，很多结构和部件都是非标准卫生级结构，所以很多地方不能实现在线清洗的功能。如：高压均质机的单向阀、均质阀；微射流均质机的高压交互容腔；挤出系统的挤出盘支撑组件；管道中的高压阀门等。因此标准型的设备一般很难整体实现CIP（在线清洗）功能，都以部分部件离线清洗，其余部分在线清洗结合的方式完成清洗功能。并设计配套的清洁验证方案予以辅助，共同完成GMP/FDA/ICH等法规对清洁验证的要求。当然，若部分项目无法接受上述清洗方式的话，也可以实现完全在线清洗的功能。这就需要对每一个非标准的结构部件设计相应的在线清洗方案，且方案必须能在法规中找到相应的支撑点。在部分高端的无菌项目中已经有相关案列，但此功能的实现对供应商的要求非常高，需要有非常专业的设备和工程设计能力才有可能实现。当然，此类可完全实现在线清洗的设备和系统的价格较之标准设备要高出很多，往往是标准型设备价格的至少3倍以上。灭菌
灭菌过程一般是在清洗完成之后，所以无菌的控制要求更高。
与清洗相似，脂质体粒径控制设备或系统一般采用部分部件离线灭菌，其余部件在线灭菌相结合的方式完成灭菌过程，并辅助配套的灭菌验证方案（一般在PQ中完成），共同实现相关法规对灭菌过程要求。当然，此过程中需要特别注意离线灭菌部件灭菌完成后的无菌转移和无菌安装操作可能引起的染菌风险。若项目需实现完全的在线灭菌功能（SIP），高压均质机和微射流均质机已基本都有成功案例（价格较高）。挤出系统如采取改进型设计也可满足SIP要求，但存在灭菌后装膜的过程，所以此操作过程中的风险也得着重考虑。有些热原及内毒素残留往往是在一些特殊结构部件处产生或残留，所以不论所选用的设备或系统能否实现在线清洗和在线灭菌的功能，但核心部件一定要尽量往卫生级结构上靠近，这样可以大大降低其风险等级。膜完整性验证
PC材质挤出膜的完整性验证是一个较为复杂的问题，因PC膜所提供的最大泡点压力一般不超过6bar，而挤出过程中所使用到的压力一般为30~100bar左右，远高于6bar。如何能确保其在挤出过程中的完整性业内似乎一直没有普遍推行的较为完整的验证方案。
