解读脂质纳米粒子生产平台的重要性
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2024-10-24 07:35
上海
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作者：Maik Jornitz，DIANT Pharma首席战略顾问脂质纳米粒子（LNPs）已成为核酸的重要输送载体，由于其在基于mRNA的疗法和疫苗中的成功作用，已赢得了极大的关注和投资。LNPs主要由天然生物相容性成分组成，能有效地封装和运输核酸，使其能够有效地输送到靶细胞的细胞质中。LNP 最初源于脂质体，后来从这些基于脂质的递送系统发展而来，主要侧重于可电离脂质，以优化其功效。可离子化脂质的选择深刻影响着LNP的配方，影响着治疗载荷的稳定性和有效性。研究人员正在积极设计新型阳离子脂质，以提高核酸在LNPs中的稳定性和免疫反应。虽然可电离脂质起着核心作用，但LNPs中的整体脂质成分也会影响其性能的各个方面，包括靶向特异性和细胞摄取功效。未来的发展可能涉及在LNP上连接靶向分子，以实现主动、可定制的靶向，从而提高疗效并减少脱靶效应。尽管LNP的开发取得了很大进展，但现有的LNP生产平台似乎缺乏效率、适当的过程控制和产量优化。批量工艺的低效率会导致生产率低下、结果不一致以及难以维持质量标准等挑战。当前，LNP生产是一个批处理工艺，控制有限，在线分析效率低下，导致产品质量参差不齐。在LNP批次生产工艺中，与连续工艺方法相比，有几个缺点和限制会妨碍效率和产能。1. 耗时耗力：由于批次工艺通常涉及多个单元操作，需要按顺序进行，因此需要更长的处理时间和更多的劳动力。这会导致生产速度减慢和运营成本增加。2. 资源利用效率低：批次工艺通常需要使用保温箱或储藏箱来容纳生产流程各阶段的中间产品。这会导致资源利用效率低下，因为这些储罐在生产周期的某些阶段可能处于闲置状态，需要占用更多的重要分类空间，并导致产量降低。3. 污染风险：在批次生产工艺中，材料在不同操作单元之间的重复转移会增加污染风险，导致潜在的质量问题或产品变异。在不同阶段引入的污染物可能会影响所生产LNP的最终质量和功效。4. 过程控制困难：监测和控制批次生产工艺中的关键参数（如温度、压力和混合动态）比连续生产工艺更具挑战性。不同批次之间工艺条件的差异可能会导致最终产品的不一致性。5. 可扩展性有限：间歇式工艺在可扩展性方面可能会受到限制，因为增加产量往往需要对设备进行重大调整、耗时的验证过程以及潜在的批次间差异。这会阻碍有效满足不断增长的市场需求的能力。 6. 能耗较高：与设备以更规范的方式连续运行的连续工艺相比，批量加工的起停特性会导致更高的能耗。这种低效率会导致运营成本增加，并对环境造成负面影响。鉴于批次生产LNPs所带来的弊端，以及对更高产能和关键质量标准日益增长的需求，开发具有创新的生产技术已成为该领域的当务之急。制造商们认识到，需要更高效、可扩展和可控的生产技术来满足不断增长的市场要求和监管标准。1. 提高效率：提高运营效率、缩短生产时间和优化资源利用的需求推动制造商探索创新加工技术，以简化生产工作流程并最大限度地减少浪费。2. 可扩展性：随着制药、化妆品和食品补充剂等各行各业对LNP的需求不断增加，迫切需要可扩展的生产解决方案，以轻松适应不断变化的产量，同时不影响产品质量。3. 质量控制：在使用LNP的行业中，满足严格的质量标准并确保产品的一致性和均一性至关重要。新的生产创新有望采用先进的监测和控制系统，以加强整个生产过程的质量保证。4. 成本效益：对于希望保持市场竞争优势的制造商来说，开发具有成本效益的生产解决方案，以具有竞争力的价格提供高质量的LNP是至关重要的。能够优化资源消耗、降低运营成本的创新技术备受青睐。5. 合规性：遵守监管要求和准则对于确保产品的安全性和有效性至关重要。新的生产创新有望提供内置的合规功能，以促进对行业法规和标准的遵守。通过投资研发来创造新型制造技术，如连续生产平台、自动化系统和先进的PAT技术及自动反馈控制技术，制造商可以应对这些挑战，满足对LNPs/脂质体/聚合物胶束等日益增长的需求，同时满足行业对质量和效率的严格要求。纳米颗粒连续生产技术可在一个封闭系统内将所有操作单元整合为一个单一的简化工艺平台。这种整合消除了批量工艺过程中所需的多个独立单元操作和相关的存储罐。通过将所有必要的生产步骤整合到一个连续流系统中，生产过程变得更加高效，工艺步骤减少，时间缩短，污染和生物负荷或产品变异的风险降至最低。DIANT提供市场上唯一集成的纳米颗粒连续制造系统。技术咨询请联系DIANT China 400-101-5868DIANT®的成立旨在将突破性的纳米颗粒连续制造技术商业化。该技术最初由康涅狄格大学的研究人员开发，并获得了美国FDA和NIH约550万美元的资助，FDA对先进的连续制造解决方案的兴趣日益浓厚，进一步推动了这一技术的发展。自成立以来，DIANT®一直致力于开发全面的LNP（脂质纳米颗粒）生产平台。其核心是利用封闭系统和一系列过程分析技术（PAT），重点在于将各个操作单元整合为一个流畅的工艺流程，涵盖纳米颗粒制备及溶剂去除、缓冲液交换、颗粒表面修饰、颗粒纯化以及灌装。DIANT® 生产mRNA-LNP和其他医药级纳米颗粒的制造工艺，采用自下而上的方法，通过乙醇注射策略结合单向切向流过滤（SPTFF）。这一创新技术不需要对工艺溶液进行再循环，从而实现真正的连续生产。与传统的间歇式工艺相比，该系统省去大量间歇性操作单元，能够生成高质量、可重复的纳米颗粒，并增强了过程分析的能力。DIANT® 纳米颗粒连续制造平台的优势包括：高度灵活的生产能力，一致的生产条件，实时监控和精确调整，始终如一地实现更高的粒径控制，占地面积更小，同时降低设施和存储要求；可随时扩展；减少人工干预；减少材料的浪费。此外，只需一组操作人员即可监督整个流程，从而节省人员培训的时间和资源。降低了在生产过程中对洁净室的昂贵要求。LNPs 脂质成分的不断发展有望进一步提高其性能，并拓宽其在疫苗和治疗领域的应用。这些进步有可能彻底改变医疗领域的格局，使疾病治疗方法发生转变，从而为变革性治疗提供可能。事实上，随着LNP的快速发展和在各行各业的广泛应用，先进制造工艺在保证LNP产品的质量、可扩展性和效率方面的作用变得更加重要。要满足市场不断变化的需求，同时保持高标准的产品性能和安全性，创新制造技术至关重要。通过利用尖端技术和采用最佳生产实践，企业可以确保始终如一地提供高质量、可扩展和高成本效益的LNP产品，以满足从制药到个人护理等各行各业的不同需求。Costa, T., Ph.D. 和Pasek, W. (2023) Facilitating Lipid Nanoparticle Production with a Unique
Continuous Manufacturing Solution, Pharma's Almanac, PAO-04-23-CL-05
Costa, T., Ph.D., (2021) Enhanced Process
Control For Lipid-Based Nanoparticles：LNPS 和脂质体》，www.ondrugdelivery.com，Frederick Furness
Publishing Ltd.
作者简介
Maik W. Jornitz 是一名技术专家，在生物工艺，特别是灭菌级过滤和一次性使用技术方面拥有超过35 年的经验，包括法规要求、完整性测试、系统设计和优化。Jornitz出版过11本专著、18个书籍章节和 100多篇科学论文。他是PDA多个工作组的成员、PDA董事会前主席和PDA科学顾问委员会成员，目前担任DIANT Pharma首席战略顾问。
