Lipid Nanopartikül Üretimi için Microfluidizer® Teknolojisi

Giriş

Lipid Nanopartiküller (LNP’ler), katyonik/iyonize edilebilir lipidler ve diğer yardımcı maddeler de dahil olmak üzere belirli bir lipid karışımından oluşan umut verici viral olmayan iletim araçlarıdır.

Bir süredir geliştirilmekte olan bir teknoloji olan Moderna ve Pfizer gibi şirketlerin son COVID-19 aşıları, LNP’leri nükleik asitlerin, özellikle de mesajcı RNA’nın (mRNA) kritik iletim sistemleri olarak ön plana çıkarmıştır. Bu teknoloji sadece yükü korumakla kalmaz, aynı zamanda çok sayıda fizyolojik engelin de üstesinden gelir. Hızlı aşı geliştirmeyi kolaylaştırmanın yanı sıra, LNP’ler bulaşıcı hastalıklar, immüno-onkoloji, genetik bozukluklar ve nörodejeneratif durumlar dahil olmak üzere bir dizi uygulamada yararlı olabilecek tedavileri taşıma ve sunma yeteneğine sahiptir. Geleneksel olarak, katyonik lipidlerin kullanımı toksisite ile ilgili endişelere neden olabilir, ancak bu çalışmada kullanılan spesifik katyonik lipid, yaygın olarak kullanılan ve test edilen bir lipid olan 1,2-Dioleoil-3-trimetilamonyum propandır (DOTAP).

LNP Üretim Metodları

Bu partikülleri üretmenin çeşitli yolları olsa da, tüm işleme teknolojileri yukarıdan aşağıya veya aşağıdan yukarıya olarak ayrılabilir. Mikroakışkan karıştırma gibi aşağıdan yukarıya teknolojiler tek tek partiküller oluştururken, yukarıdan aşağıya yöntemler önceden karıştırılmış lipid nanopartikül formülasyonlarının boyutunu tipik olarak mikron aralığından mikron altına indirir. Lipid nanopartiküller için istenen partikül boyutu tipik olarak 200 nm’nin altındadır ve mümkün olduğunca küçük bir PDI ile sıkı bir partikül boyutu dağılımı da istenir. Aşağıdan yukarıya yönteminin önemli bir dezavantajı, sadece stabilite sorunlarına yol açmakla kalmayıp aynı zamanda aşırı çözücüyü gidermek için ek aşağı akış işlemleri gerektiren büyük miktarda artık çözücünün varlığıdır. Bu yöntemin bir diğer zorluğu da ölçeklenebilirlik eksikliğidir çünkü çökeltmenin akış hızları ve oranları yoluyla hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir ki bunu daha büyük ölçekte başarmak zordur.

Microfluidizer® Teknolojisi

Microfluidizer® işlemcisi, partikülleri sabit geometrili Interaction Chamber™ mikrokanalları ve 2.000 bar/30.000 psi’ye kadar sabit yüksek basınçlı işleme kombinasyonuyla üretilen tek tip yüksek kesme hızlarıyla işleyerek bu küçük, tek tip nanopartikülleri üretebilen yukarıdan aşağıya bir teknolojidir.

Teknoloji binlerce litrelik partilere kadar doğrusal olarak ölçeklendirilebilir ve cGMP üretim kapasitesine sahiptir, ayrıca tüm üretim süreci boyunca çözücüden tamamen kaçınılabilir.

Cayman Chemical Company ile Vaka Çalışması

Microfluidizer® teknolojisinin LNP’lerin üretimindeki kabiliyeti, Cayman Chemical Company ile işbirliği yapılan aşağıdaki vaka çalışmasında kısaca gösterilmiştir.

Bu çalışmada, Cayman Chemical’dan temin edilebilen iki Lipid Nanopartikül Keşif Kiti, LNP-102 (Moderna’nın COVID-19 aşısı LNP formülasyonunu taklit eden) ve LNP-0135 (Pfizer’in COVID-19 aşısı LNP formülasyonunu taklit eden), katyonik bir LNP formülasyonu ile birlikte çeşitli boş LNP’ler üretmek için laboratuvar ölçekli bir Microfluidizer® işlemciden geçirilmiştir.

Numuneler hazırlanırken iyonize olabilen lipidleri çözündürmek için gereken küçük bir miktar dışında ek bir çözücü kullanılmadığını unutmayın. Tüm formülasyonlar karıştırma altında basitçe hidratlanmış ve ardından Microfluidizer® işlemciden geçirilmiştir.

Sonuçlar

Tablo 1: 3 formülasyonun Z Ortalama boyutu ve PDI’si

 

Şekil 1: 3 Formülasyonun Partikül Boyutu Dağılımı

Tablo ve şekilde gösterildiği gibi, Microfluidizer® işlemcisi tüm formülasyonlar için küçük ve homojen partikül boyutuna (boyutlar <120 nm ve PDI <0,3) sahip LNP’ler üretebilmiştir.

Bu boyutlar ve dağılımlar, LNP’lerin yüklerini uygun bir şekilde iletmeleri için idealdir ve aynı zamanda verimli bir şekilde steril filtre edilebilmektedir.

Kaynak: Microfluidics