白蛋白微球是生物医药领域常用的药物载体材料,主要应用在靶向药物制剂、缓释微球注射剂、蛋白类药物包埋、组织工程支架原料等方向。近年来随着靶向抗癌药物和长效缓释制剂研发热度上升,市场对粒径均一、活性保留好的白蛋白微球需求越来越高,也对制备工艺的稳定性提出了更高要求。
白蛋白本身是天然蛋白质,属于典型的热敏性生物大分子,温度稍高就会发生变性失活,而且制备微球过程中容易粘壁,出粉率低,想要控制住微球粒径范围同时保留蛋白活性,普通制备方法要么粒径不均,要么活性损失大,工艺放大也难,这是很多研发团队都碰到的难题。
案例1:实验室小试抗癌药物包埋白蛋白微球
某医药研发团队要做靶向抗癌药的白蛋白包埋微球,前期用乳化聚合法做出来粒径波动大,放大的时候重复性差,所以尝试用喷雾干燥法优化工艺,这次要制备的是载药白蛋白微球,物料是白蛋白+抗癌原料药的水相混合液,固含量12%,壁材就是白蛋白本身,没有额外添加其他壁材。这次小试用的是那艾实验室小型喷雾干燥机NAI-LSD,标配的二流体雾化器,考虑到白蛋白热敏,一开始不敢开太高温度,试了几次进风温度160℃、出风温度75℃的时候,出风温度稳得住,也不会让白蛋白变性,溶剂就是去离子水,雾化压力选了0.15MPa,进料流量调在8mL/min。一开始碰到的问题是粘壁挺严重,收率只有不到60%,后来调整了雾化压力到0.2MPa,进料流量降到6mL/min,还开了设备的冷壁吹扫功能,粘壁问题就解决了。最后测出来药物包埋率89.2%,白蛋白活性保留率91.5%,收率82.3%,粒径集中在2-10μm,完全符合后续动物实验的要求。
案例2:有机溶剂体系难溶药物包埋白蛋白微球
某创新药研发团队要包埋的那款抗癌原料药水溶性极差,只能用有机溶剂溶解制备,普通水相喷雾干燥根本没法做,还得防有机溶剂易燃易爆,所以选了那艾有机溶剂喷雾干燥机NAI-CLSD,这款本身做了防爆设计,适合有机体系。这次物料是白蛋白乙醇溶液+难溶原料药,固含量8%,白蛋白做载体壁材,溶剂用无水乙醇,雾化方式是二流体雾化,考虑到乙醇沸点比水低,进风温度不用开太高,设定进风温度120℃,出风温度控制在55℃,雾化压力0.18MPa,进料流量5mL/min。一开始也出了问题,出风温度波动大,有时候降到40℃以下,粉料含水量高会结块,后来调整了进风风量,把进料流量稳在4.5mL/min,出风温度就稳定在53-57℃之间了。最后得到的微球球形度很好,没有粘连,药物包埋率达到93.1%,白蛋白活性保留率88.7%,收率78.5%,粒径均匀性比之前的溶剂挥发法好了不止一点,后续动物实验的释药曲线也完全符合设计要求。
案例3:中试生产口服疫苗佐剂白蛋白微球
某生物制剂企业要做口服疫苗佐剂用的白蛋白微球,放大工艺,需要做百克级的中试生产,要求保留白蛋白免疫佐剂活性,同时批间稳定性好,所以选了那艾气流式喷雾干燥机NAI-ASD5,适合中小批量的微球生产,雾化方式是气流式。这次物料是白蛋白佐剂混合液,固含量18%,额外加了少量明胶做辅壁材提升微球强度,溶剂是纯化水,考虑到要保留佐剂活性,用了略低的进风温度,进风温度150℃,出风温度控制在70℃,雾化压力0.25MPa,进料流量120mL/min。这次碰到的主要问题是批量放大后,塔内温度不均匀,靠近塔壁的地方温度偏高,部分白蛋白变性,活性损失超过10%,后来调整了进风分布器的角度,增大了塔内的旋流风速,同时降低进料流量到100mL/min,让液滴干燥更均匀,就解决了温度不均的问题。最终连续三批中试生产,结果很稳定,佐剂活性保留率平均在90.2%,微球包埋率平均90.7%,收率平均86.1%,粒径分布的RSD小于5%,批间差符合制剂生产的要求,已经推进到临床试验阶段了。
这三个不同场景的白蛋白微球制备案例,核心都是针对白蛋白热敏、易变性、易粘壁的特点,匹配那艾不同型号的喷雾干燥设备,调整合适的进风出风温度、雾化压力和进料流量,就能得到活性保留好、收率高、粒径均匀的合格产品。实验室小选用NAI-LSD就可以满足工艺开发需求,有机体系选防爆的NAI-CLSD更安全,中试放大选对应型号的气流或离心喷雾干燥机就能保证工艺稳定性,从我们接触的大量案例来看,喷雾干燥法制备白蛋白微球,比传统方法工艺更简单,重复性更好,只要参数摸对,就能稳定产出符合要求的产品,特别适合从研发到中试的工艺过渡。