CN102256595A - 制备小粒径脂质体的方法 - Google Patents
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Abstract
制备具有特定粒径的脂质体，通过基本持续地混合基本上持续的水流和基本上持续的有机溶剂流，所述有机溶剂包含能形成脂质体的脂质，并冷却所述混合物以形成脂质体，控制水流流速对有机溶剂流的流速之比以及所述混合物的冷却速度以使获得至少约90％的脂质体的粒径小于约200nm。
Description
本申请主张在35USC119(c)以及巴黎公约条件下美国临时申请61/138,353的权益，所述临时申请于2008年12月17日申请，并全文引入本申请作为参考。
发明领域
本发明主要涉及脂质体疫苗生产领域。
发明概述
本发明旨在提供粒径小于约200nm的脂质体。
令人惊奇地发现，在制备脂质体的方法中，若其包含将有机液体(其中溶有脂质)与水混合的步骤，那么有机溶剂的浓度和所产生的混合物的迅速冷却对形成并保持一致的脂质体粒径至关重要。本申请的方法与装置有助于商业化大规模生产包封了药物的匀质脂质体疫苗制剂，即在新颖的条件下，将脂质溶液，其含有溶入与水互溶的有机溶剂中的脂质，混入流动的水中，以促进疫苗质量级别的脂质体不断生成。所述方法使用一种连续混合系统，其中流速比，即脂质溶液流速与水流速之比，保持恒定，由此保持系统中恒定的有机溶剂百分比。所述方法更进一步用一种快速且规模依赖性的冷却步骤，其在脂质体形成后使用并防止脂质体平均粒径的增长。所述方法还进一步提供一种管道排布方法，其促进形成具有理想粒径的脂质体。
为制备粒径小于约200nm的脂质体，依照本申请的方法，有机溶剂/水混合物中的有机溶剂浓度保持在5％到30％之间，更优选地，在10％到25％之间，最优选地，在10％到25％之间；流速比(水/有机溶剂)保持在19∶1到3又1/3∶1之间，更优选地在9∶1到5∶1之间，或在9∶1到4∶1之间；且脂质体混合物的冷却(从约55℃至约30℃)时间少于5小时，更优选地少于2小时，最优选地少于30分钟，更优选基本上即时冷却。
本发明解决了领域内的难题，即批次间的差异性、在冷却中出现的脂质体粒径不期望的增长以及需要诸如超声或增压系统等精密方法。依照本发明制得的脂质体适用于制造人用或兽用疫苗。
附图概述
图1为装置布局示意图，其中的嵌入物描述的是“T”型连接排布，和任选地，是否管道可包括内部突起或挡板以增强湍流度，其有助于混合。
图2为流程图，描述了总体临床制备过程中的各类参数。
图3为一幅照片，显示在使用不同管道直径的情况下染料(模拟脂质/溶剂)和水的聚集情况：(A)两管均为9mm直径；(B)5mm(水)管和3mm(脂质/溶剂)管。
图4为透射电镜照片(放大倍数18K)，显示依照本方法采用20％叔丁醇制备的载有MUC-1肽的脂质体形成。
优选实施方式的详述
本方法可适用于大规模商业化的生产纳米级别的脂质体制剂，特别是那些包括基本上匀质的不超过200nm直径的脂质体粒径。优选地，脂质体中多于90％(采用动态光散射测得的权重(weighted)体积)小于200nm，最优选的，多于99％的小于200nm。此类粒径的颗粒可直接依照工业认可的临床生产标准过滤除菌。
所述粒径均匀的脂质体可依照本发明制备，包括控制有机溶剂的浓度，并在脂质体形成以及接下去的过程中保持其基本恒定。通过控制溶剂浓度有可能控制脂质体颗粒的粒径，所述颗粒是在脂质溶液与水(或其它适于脂质体形成的水性溶剂)汇合和相混时形成的。
在本方法中，脂质溶液与水在管道连接处正下方的“中流”处发生汇合，通过所述管道安排溶液和水被初始泵入。脂质溶液持续地流过一个管道并流入持续流动的水流中。两条液流可能以任何角度交汇，故水和脂质溶液分别流经的管道可能以约90度或小于90度的角度汇合。脂质溶液与水的浑浊混合物，即“溶剂云”，在管道连接处下方形成，且这里也是开始形成脂质体的分界线。
进一步地，脂质/溶剂与水性液体混合成湍流的程度也会有助于脂质体形成。因此，本发明可能包括的装置和连接的一种特征，但并非形成脂质体必需的，是在任何管道的管腔内部存在折流挡板、内向突起或刻纹，它们有助于增加湍流从而促进脂质体的产生。因此，依据本发明，在液体汇聚处制造高剪切的环境有益于制备脂质体。
能在从脂质体形成到将混合物装入储存容器的时间内对混合物进行冷却的在线冷却设备可实现脂质体混合物的快速冷却。这可以通过诸如冷却套管、冷却盘管或将脂质体混合物流经的管道或其他接头处浸没的冰浴来实现。快速冷却可保持脂质体粒径，而慢速冷却时，在有机溶剂的理想浓度下脂质体粒径会随时间增大。
经由控制(1)水流对有机溶剂流的流速比和(2)混合物中有机溶剂的浓度和(3)脂质体形成后立即快速冷却混合物，以及可选地(4)使用湍流增强结构，不断生产出粒径一直维持在一定范围内的脂质体是可能的。
因此本装置与设计避免了现有技术中其直接将预置好的大量体积的水与脂质/溶剂混合，即从一个大桶装入另一个大桶中(例如，美国专利申请No.11/185,448)，的封闭低效的系统。取而代之，本发明的装置是持续流动的、开放的系统，其能够实现不停的循环往复的生产均匀脂质体制剂的过程，所述脂质体可包含能掺入脂质溶液中的任何有治疗活性的物质。
本发明装置与现有技术装置还存在不同之处在于本装置中没有将加压脂质/溶剂溶液通过分散小孔或微米级小洞以加压脂质/溶剂喷雾形式进入水流(例如，美国专利US6,843,942，Wagner等，2002，Journal of Liposome Research，12(3)，第259-270页，美国专利US6,855,277)。本装置不要求“交叉流注入模块”，例如其中开有前文所述的微米级小孔但其另一方面防止大量的水和脂质液体在管道间混合。亦即，本发明不通过小孔将脂质/溶剂强行注射入水中，所述小孔位于分隔两种液体的载液管的连接壁上。相反地，本发明装置和方法无需借助任何上述隔断或加压喷雾就实现了一种液流(水)与另一种自由流动的液流(脂质溶液)间的交错窜流。本发明还无需任何之前介绍过的匀质化或超声处理(例如，美国专利US6,855,277)即可制备具有限定且均匀粒径范围的脂质体。
将所需的治疗用化合物例如药物、肽或脂肽，以及任何其他需要的成分，例如佐剂或赋形剂，加入本发明的脂质溶液中，能促进这些物质在脂质溶液与流动水汇聚时包封入形成的脂质体。
除了控制溶剂浓度以及水对脂质溶液的流速比之外，在各种液流开始流经上述管道系统前还可能需要对脂质溶液和水中的一种或两种进行加热。因此，本发明液体的各自温度对于确保稳定且可重复地制备出粒径均一、可滤过的脂质体可能是重要的条件。优选的温度取决于所用脂质的转变温度。
本发明方法允许对实际流速在一定范围内进行操作。惊喜的发现只要流速比(即脂质溶液流速对水流速的比例)保持恒定，液体被驱动进入对方时的速度在实践范围内是不重要的。因此，所述过程从液体总体积很小到液体总体积很大的情况均能适应。
由此，本发明中有助于持续形成载药、可滤过脂质体的因素包括，但不仅限于(1)溶剂和溶剂浓度；(2)脂质；(3)脂质溶液与水之间的流速比；(4)混合前和混合时液体的温度；(5)液体混合及脂质体形成后的冷却；(6)各种液体间持续且不受阻碍的流进对方；以及(7)产生湍流的方式。以下段落将对上述条件做详细说明。
(1)溶剂和溶剂浓度
本发明中一种特定种类的溶剂是水互溶性的有机溶剂，例如，但不仅限于，低级烷醇，诸如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异戊醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇以及丙酮。本发明优选的溶剂为丁醇或叔丁醇。依照本发明，有机溶剂用于溶解脂质和药物或生物活性物质，随后流入水流或水性介质中以形成本文公开的载药或载药剂脂质体。
制备粒径在特定范围内的脂质体需要考虑的一个条件是水互溶性有机溶剂的浓度。依照本发明，混合点的有机溶剂的浓度，同时也是移除溶剂(例如，通过冷冻干燥)前的终浓度，为5％-30％，更优选为10％-25％，最优选为10％-25％。典型地，溶剂浓度越低，形成的脂质囊泡脂质体颗粒就越小。因此，我们发现在本发明装置和过程中10％叔丁醇浓度得到的脂质体制剂中有约99％脂质体粒径都小于100nm，与之相比20％叔丁醇得到的制剂有99％粒径都小于200nm。而例如24％叔丁醇浓度得到的脂质体粒径小于400nm。因此，脂质体总体的平均粒径可经由调节溶剂在溶剂混合物中的浓度以及保持所述浓度的恒定来调整。
希望制备得到粒径小于200nm的脂质体，因为它们可易于用临床上允许的0.22μm孔径的过滤器进行灭菌过滤。所以，在本发明的一个方面，优选的溶剂浓度，特别是对于叔丁醇来说，为不多于约20％，这是为了制备出可用上述过滤器过滤的粒径小于200nm的脂质体。
将脂质/溶剂混合物快速分散在水中有助于保持稳定的溶剂浓度，故维持溶剂浓度比如说在约20％。
(2)脂质
优选的能形成脂质体的磷脂包括，但不仅限于二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，磷脂酰胆碱(PC；卵磷脂)，磷脂酸(PA)，磷脂酰甘油(PG)，磷脂酰乙醇胺(PE)，磷脂酰丝氨酸(PS)。其他适宜的磷脂还包括二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)，二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)，二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)，二硬脂酰磷脂酰甘油(DSPG)，二肉豆蔻酰磷脂酰甘油(DMPG)，二棕榈酰磷脂酸(DPPA)，二肉豆蔻酰磷脂酸(DMPA)，二硬脂酰磷脂酸(DSPA)，二棕榈酰磷脂酰丝氨酸(DPPS)，二肉豆蔻酰磷脂酰丝氨酸(DMPS)，二硬脂酰磷脂酰丝氨酸(DSPS)，二棕榈酰磷脂酰乙醇胺(DPPE)，二肉豆蔻酰磷脂酰乙醇胺(DMPE)，二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(DSPE)。最优选的脂质为DPPC。
在脂质溶液中包括甾醇可能是合乎需要的，这有助于促进或调节脂质体的形成。本方案中一个特别有用的甾醇是胆固醇。胆固醇对于促进脂质体形成是非必要的，但其确实能够调节脂质体的性质(例如，稳定性)。
(3)脂质溶液与水之间的流速比
假如水流和脂质溶液流的启动与停止是同时的，那么水对脂质溶液的流速比就决定了溶剂浓度以及由此获得的脂质体粒径。溶剂浓度越高，形成的脂质体就会越大。水流速度对脂质溶液流速度之比优选至少为2∶1(由此得到的有机溶剂浓度不会高于约33 1/3％)，更优选为至少3∶1(由此得到的有机溶剂浓度不会高于约25％)。优选不超过19∶1。可以在约19∶1(得到有机溶剂的浓度约为5％)到3 1/3∶1(得到有机溶剂的浓度约为30％)之间，更优选在9∶1(得到有机溶剂的浓度约为10％)到5∶1(得到有机溶剂的浓度约为20％)之间，或在9∶1到4∶1(得到有机溶剂的浓度约为25％)之间。
由此，本发明中水的流速可以是约1.7升每分钟。本发明中脂质/溶剂的流速可以是约0.43升每分钟。只要流速比保持很定，具体流速可依照想获得的脂质体粒径在实际生产中调整。故，例如，若想制备高于约99％的脂质体的粒径都小于约200nm的脂质体制剂，且有机溶液浓度为约20％，则在保持水流速对脂质溶液流速比约4∶1的情况下，具体流速可依照实际考虑，诸如实际混合时间以及所要用溶液的体积等进行调整。
(4)液体的温度
优选的最低温度与转变温度有关。希望能够同时加热本申请所述的水和脂质溶液液体；优选加热至比组分转变温度高10℃或更多。故，可以是转变温度以上10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20或更多度。可以在各自的储存容器中加热液体，所述容器可用套罩隔离以降低热损耗。任一液体的温度可为约40℃-45℃，约45℃-50℃，约50℃-55℃，或约55℃-60℃。对于DPPC所述温度优选至少为42℃，更优选为至少45℃，最优选为至少50℃。最高温度不重要，当更高的温度必然需要更多的能量输入。对于DPPC，优选的温度区间选择为约42℃-65℃，更优选45℃-60℃，最优选50℃-55℃。
(5)冷却
许多过程要求在储存、过滤或其他步骤前冷却物料。我们惊喜地观察到，在本流程的脂质体形成步骤中所要求的温度和溶剂浓度下，脂质体形成后其粒径随时间增长。因此，若在收集容器中进行冷却，则批次的规模影响脂质体的最终粒径，这是由于越大的批次冷却时间就越长。即时冷却，可在脂质体形成后立即使用热交换器来达到，其可实现脂质体粒径的控制并消除批次规模独立性的障碍。为维持脂质体粒径冷却时间不应超过20℃用5小时，例如，在不足5小时内从约55℃冷却至约35℃，更优选在不足2小时内从约55℃冷却至约30℃，最优选在不足30分钟内从约55℃冷却至约30℃。如有需要，所述混合物还可冷却至更低的温度。
(6)各液体间持续的流入对方
本发明的液体，即水和脂质溶液，可由不同的马达泵送，所述马达依照上文所述的需要的流速进行设置或调校，且所述液体可以储存在容量多至可容纳很多升的各种液体的大桶内。故，容量多至50L或以上(优选200L)注射用水液罐可用作容器，水可从其中泵出并流经上文所述的管道和T型接口，而水的流速可通过在水流路上安装流量计来监测。类似地，独立的装有多升脂质/溶剂溶液的液罐，例如多至50L或以上，溶液亦从其中泵出并流经本发明的装置，且由同样的方法监测流量。
根据水通过装置被泵出的速度，经过一段确定的时间，或多些或少些的水量将从储液罐中排空。显然同样的情况也发生在脂质溶液容器。由于有时水的流速需要是脂质溶液流速的至少大约四倍，就需要使用能容纳至少四倍于脂质溶液体积的水体积的储液罐。然而，当然还有一时段，两个储液罐中均有足量液体以在这一时段产生水和脂质溶液的持续液流，从而将单位时间内生产的粒径适宜的脂质体的产量最大化。所述“液罐”可以是任何能够容纳和/或加热本文所述体积的液体的容器，包括但不仅限于玻璃、不锈钢和塑料制成的容器。
(7)液体无阻碍的流动，以及诱导湍流的装置
如上文所述，可用的将脂质溶液引入水流中的布局是通过两条按照一定方式排列的管道实现的，所述方式是两条管道内部在它们的邻接处，即连接处，彼此开口相通，在此连接处两个开口之间没有任何会阻止脂质溶液物料自由流过此开口的内部阻挡。两液流可以任何角度交汇，故水和脂质溶液分别流经的管道可能以约90度或小于90度的角度连接。见图1。
因为本方法具有高适应性且容易可为商业生产目的进行规模化，管道直径可随本发明所述其他参数，例如流速和溶剂浓度，的适当修改来使用。由此本发明的管道可采用任何直径，例如约1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm，12mm，13mm，14mm，15mm，16mm，17mm，18mm，19mm或20mm，或大于20mm的直径。可以在考虑过流速与混合效率后进行选择直径。
这种直径的管道可以在其全长一直均一或在其的一部分长度均一。亦即为了容纳典型的“管道”接头，所述接头在实验室中广泛用以方便玻璃管道相互之间或玻璃管道与龙头或泵之间挠性的连接，本发明所述管道可在某一末端缩窄以方便插入所述管中。
组成连接处的两根管道在它们的开口相接处可以是同样的直径也可以不是。因此，载水管道可比脂质溶液管道窄或粗，反之亦然。本发明所述管道可为玻璃、塑料或金属的。
可使用内表面含有棱线、隔板、缩进或突起的管道以调节流经其管腔的液体流速。如果希望增加水和脂质溶液汇合处环境的湍流度，那么可以将这些管道中的一个用来激发水流以在接头处创造湍流并由此引发比正常更强的剪切力以促进脂质体生成。所述突起或隔板最好同时位于水流管接头处的“上游”，以及或取而代之，在接头处的下面，以促进液体混合。
(8)其他考虑、成分和参数
(i)脂质体
希望制备粒径小于200nm的脂质体，因为它们易于用临床批准的0.22μm孔径过滤器进行过滤除菌。依照本发明方法使用本发明设备制得的制剂包含具备特定最大粒径的脂质体的集合。
一般情况下，当水流速对脂质溶液流速之比减小时会带来脂质体粒径的增大，因而有机溶剂浓度升高时是如此。脂质体粒径还会受到其他因素诸如温度或所用有机溶剂的影响。
脂质/溶剂汇聚并与水混合后制备出的脂质体随后可任选的通过冷却套并收集至一个独立的液罐中。该脂质体制剂可接着被冷冻干燥或依照熟知的方法进行重组。
(ii)生物活性物质
MUC-1是一种大分子粘蛋白，其包含由30-100个20个氨基酸序列的重复序列组成的多肽核。MUC-1肽，糖肽，脂肽以及糖脂肽对掺入本发明所述脂质体中是特别可取的，但本发明并不仅限于这些物质，因为其他任何肽，生物活性物质，药物或有治疗活性的化合物均可被掺入本发明的脂质体中。
优选地，所述物质为肽(任选被糖基化和/或脂基化(lapidated))，其包含至少五个，至少六个，至少七个，至少八个，至少九个前述20个氨基酸的重复序列的连续残基。应该明白的是，由于是串联重复，首个氨基酸的选择基本上是任意的。优选地，所述肽包含重复序列的至少DTR三肽。其可包含，例如，PDTRP(SEQ ID NO：1的第13-17位的氨基酸)，SAPTDRP(第12-17位的氨基酸)，TSAPDTRP(第11-17位的氨基酸)，PDTRPAP(第13-19位的氨基酸)或TSAPDTRPAP(第11-19位的氨基酸)序列。所述物质可包含多于一个的重复序列，且还可包含非整数次的重复，例如1又1/4。
脂基化有助于将肽掺入脂质体。优选地，若脂基化，则所述肽包含第一序列和第二序列，或由它们组成，所述第一序列是串联重复区域的一个片段(所述片段可以少于，等于或多于一次重复)，所述第二序列被脂基化。第一序列优选下文中将提及的MUC-1衍生的序列BLP25或BLP40。
第二序列优选连接至第一序列的C端，且优选不多于五个氨基酸，最优选两个或三个氨基酸。优选一至三个氨基酸被脂基化且优选它们是连续的。优选地，脂基化氨基酸独立地为，丝氨酸*，苏氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，半胱氨酸，酪氨酸，赖氨酸*，精氨酸，天冬氨酸或谷氨酰胺(*为最佳)。优选地，第二序列最后一个氨基酸不被脂基化，且优选其为甘氨酸*，丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸*，或异亮氨酸。优选脂质基团为C12(月桂酸基)，C14(豆蔻酸基)，C16(棕榈酸基)*，C18(硬脂酸基)或C20(花生酸基)脂。
关于MUC-1，特别要注意的物质是27氨基酸的脂肽，“BLP25”。其由MUC-1蛋白串联重复区域的一个25氨基酸的残片(即1 1/4次重复)，以及两个氨基酸的C端延伸(KG)组成，其中K(赖氨酸)按如下方式被脂基化(lapidated)：STAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPP-K(棕榈酰)-G-OH(SEQ ID NO：1)。
另一个需特别注意的是“BGLP40”，含有MUC-1蛋白串联重复区域的一个40个氨基酸的片段，以及C端延伸(SSL)，其按以下方式被脂基化(此处显示的糖基化是一个例子，其他糖基化模式以及未糖基化的情况亦包括在内)：TSAPDTRPAPGS(Tn)T(Tn)APPAHGVTSAPDT(Tn)RPAPGSTAPPAHGVS(脂)S(脂)L(SEQ ID NO：2)
(iii)其他成分
脂质组分的其他适合的成分为糖脂和其他脂质佐剂，例如单磷酰脂质A(MPLA)或脂质A，或类似或不类似于天然佐剂的合成佐剂。
(iv)水
临床级用水
(9)可放大性
容量仅取决于容器尺寸。商业生产可用电脑操控。
Claims (25)
1.制备具有一定粒径的脂质体制剂的方法，所述方法包含步骤
a)提供基本上持续的水流，
b)提供基本上持续的有机溶剂流，所述有机溶剂包含溶于其中的至少一种脂质，所述脂质能形成脂质体，
c)将所述水流和有机溶剂流基本持续地混合，以得到混合物，且
d)冷却所述混合物，且
e)使所述混合物内部形成脂质体，
控制水流的流速对有机溶剂流的流速之比以及所述混合物的冷却速度以获得至少约90％的脂质体的粒径小于约200nm的脂质体制剂。
2.权利要求1所述的方法，其中水流的流速对有机溶剂流的流速之比至少为约2∶1。
3.权利要求1所述的方法，其中水流的流速对有机溶剂流的流速之比不高于约19∶1。
4.权利要求1所述的方法，其中水流的流速对有机溶剂流的流速之比至少为约3∶1且不高于约19∶1。
5.权利要求1所述的方法，其中水流的流速对有机溶剂流的流速之比至少为约3∶1且不高于约9∶1。
6.权利要求1所述方法，其中水流的流速对有机溶剂流的流速之比为约4∶1。
7.权利要求1-6任一项所述的方法，其中冷却速度平均为每小时至少约4℃。
8.权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述的混合物在不多于约2小时内被冷却至少约20℃。
9.权利要求1-8任一项所述的方法，其中所述有机溶剂流在所述混合之前，处于比所述脂质的转变温度至少高10℃的温度下。
10.权利要求1-9任一项所述的方法，其中至少一种脂质为磷脂。
11.权利要求10所述的方法，其中至少一种磷脂为DPPC。
12.权利要求1-11任一项所述的方法，其中至少一种脂质为甾醇。
13.权利要求12所述方法，其中所述甾醇是胆固醇。
14.权利要求1-13任一项所述方法，其中有机溶剂为叔丁醇。
15.权利要求1-14任一项所述方法，其中混合物在不多于约2小时内从至少约55℃冷却至不高于约35℃。
16.权利要求1-15任一项所述的方法，其中有机溶剂进一步包含溶解在其中的生物活性物质。
17.权利要求16所述方法，其中生物活性物质为MUC-1肽，或该肽的糖基化和/或脂基化(lapidated)衍生物。
18.权利要求17所述方法，其中生物活性物质有SEQ ID NO：1的氨基酸序列。
19.权利要求18所述方法，其中所述物质在赖氨酸位点被脂基化(lapidated)。
20.权利要求17-19任意一项所述方法，其中所述物质被棕榈酰化。
21.权利要求17所述方法，其中生物活性物质有SEQ ID NO：2的氨基酸序列。
22.权利要求21所述方法，其中生物活性物质在最后两个丝氨酸上被脂基化(lapidated)。
23.权利要求22所述方法，其中生物活性物质被糖基化。
24.权利要求23所述方法，其中糖基化模式与BGLP40定义的一样。
25.权利要求1-24任一项所述的方法，进一步包括提供在所述水流，所述有机溶剂流，或由所述混合引起的混合液流中引发湍流的方法。
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