脂质基纳米颗粒（LNPs）已成为制药研究和生产的重要平台。它们被用于改进mRNA递送、增强难溶性药物的吸收，并作为基因疗法中的遗传物质载体。LNPs的显著优势在于其生物相容性、生物降解性，以及在体内运输过程中包裹和保护活性药物成分（API）的能力。
LNPs在靶向药物递送中发挥核心作用，在提高治疗效果的同时最大限度地减少副作用。典型应用包括癌症治疗和核酸疫苗（如mRNA疫苗）开发。
为确保安全有效的性能，LNPs的制造工艺必须严格控制。其中最关键的质量属性是粒径，它对生物利用度、稳定性及临床结果具有决定性影响。因此，精确且最好是实时的尺寸表征成为现代纳米药物生产的关键环节。
LNP类型概述
脂质基纳米颗粒包含多种不同结构类型（图1），每种类型都有其特定应用：
- 脂质体：由单层或多层磷脂双分子层包裹水核组成的球形囊泡，可封装亲水性和疏水性化合物，广泛应用于药物递送、诊断和化妆品领域
- 脂质纳米乳液（LNEs）：通过表面活性剂稳定的亚微米油包水乳液，用于肠外营养以及脂溶性药物或维生素在制药、食品和化妆品行业的载体
- 脂质纳米颗粒：专为递送RNA/DNA等遗传物质设计。与脂质体不同，LNPs通常缺乏明确的双分子层结构，主要由阳离子脂质组成，表面可经聚乙二醇（PEG）修饰以延长循环时间和靶向能力
- 固体脂质纳米颗粒（SLNs）：由室温下呈固态的脂质形成的纳米载体，通过结晶基质包裹活性分子
- 纳米结构脂质载体（NLCs）：新一代SLN系统，通过结合固态和液态脂质改善药物负载量，减少结晶相关限制
图1：脂质基纳米颗粒不同类别的概述（图片来源：InProcess-LSP）
粒径的核心作用
粒径是影响LNPs生物命运的最关键特性之一。通过内吞作用实现细胞摄取的最佳尺寸通常小于100纳米。过大颗粒易被免疫系统清除或引发健康风险（如大尺寸液滴导致的栓塞），过小颗粒则可能降低药物负载效率。
狭窄且均一的粒径分布不仅提升工艺重现性，还能减少副作用并支持精确给药。这使得粒径控制成为从研发到规模化生产各阶段的核心质量控制目标。
制造方法
LNPs生产主要采用低能或高能方法：
- 低能法：依赖相变和溶解度差异（如溶剂扩散法、乙醇注入法）
- 高能法：利用机械力如剪切力、超声波或高压均质化（如高压均质化（HPH）、超声破碎或微流控制备）
这些方法涉及多个关键工艺参数（CPPs），如压力、温度和配方组成，直接影响粒径和总体质量。例如，均质化压力和乙醇/水比例必须精确优化以维持目标粒径特性。
过程分析技术（PAT）
为应对制造复杂性，美国FDA推广使用过程分析技术（PAT）。作为质量源于设计（QbD）框架的一部分，PAT强调通过实时监测和控制关键质量属性来确保生产质量。
在纳米药物领域，粒径是关键质量属性。然而，制造过程中的在线粒径测量长期存在瓶颈。传统方法如标准动态光散射（DLS）、电子显微镜或分析离心需离线操作，且需要稀释和样品制备，耗时且不适用于实时工艺控制。
NanoFlowSizer：突破在线测量局限
传统DLS仅适用于澄清或轻微浑浊样品，严重限制其在实际生产环境的应用。NanoFlowSizer采用的空间分辨动态光散射（SR-DLS）技术突破了这一限制。
标准DLS仅能测量透明样品（左图），而SR-DLS显著扩展测量范围，可在无需稀释或预处理的情况下准确测量浑浊乳白悬浮液。
图2：NanoFlowSizer通过不同深度的光信号测量，特殊分析方法确定粒径，即使在浑浊流动液体中（图片来源：InProcess-LSP）
高级测量特性：
- 同时记录1000+条强度时间轨迹
- 在约3毫米样品深度范围内收集深度分辨散射数据
该技术通过分离粒子运动（布朗运动）引起的光波动信号，实现在流动条件下的精确测量。
核心优势：
- 秒级实时粒径测量
- 适用于高浓度和流动悬浮液
- 无需稀释或取样
- 适配批次和连续化生产
- 非侵入式生产集成
- 从毫升到每小时250升宽流量范围在线监测
应用案例
脂质体表征
在流动条件下使用微型流动池测量高浓度脂质体分散体系。粒子尺寸和多分散系数在不同流速下保持稳定，验证SR-DLS对流速不敏感，且无需预校准。从散射信号中自动提取的流速数据支持在各种条件下进行稳健分析。
图3：(a) NanoFlowSizer配微流池模块；(b)不同流速下脂质体尺寸及变异度；(c)微流池内不同深度的流速同步测量（图片来源：InProcess-LSP）
纳米乳液生产
将NanoFlowSizer集成到HPH工艺（图4）生产脂质纳米乳液（5%葵花油，1%吐温）。通过三阶段压力（400、600、800巴）实时监测液滴尺寸。在线数据与离线测量高度吻合，验证系统准确性。实时反馈支持均质化条件和配方组分的快速优化，加速工艺开发。
图4：(a) LNE生产均质化设置示意图；(b)三阶段液滴尺寸和多分散指数在线数据（初始乳液在200巴均质化）（图片来源：InProcess-LSP）
结论
脂质基纳米颗粒在现代药物递送（特别是复杂生物制剂和个性化医疗）中发挥关键作用。其制造工艺要求对粒径进行精确且一致的控制。
NanoFlowSizer首次实现了无需中断工艺的在线实时粒径测量，标志着纳米药物生产效率和可靠性的重大突破。该技术通过提供精准的实时粒径分析，支持产品质量提升、开发周期缩短和成本降低，助力创新疗法更高效地惠及患者。
图5：NanoFlowSizer在浑浊样品中的实时测量优势（图片来源：InProcess-LSP）
致谢：本文基于InProcess-LSP科学与技术总监兼总经理R. Besseling博士的原创材料编写。内容经InProcess-LSP审查和改编。
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