CN116466010B - 一种用于脂质纳米粒中多种脂质组分定量检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及药物检测领域，具体涉及一种用于脂质纳米粒中多种脂质组分定量检测的方法。该检测方法采用高效液相色谱法，其色谱条件包括：色谱柱采用苯基己基键合硅胶作为填充剂，采用甲醇‑乙酸铵水溶液为流动相A、乙腈‑乙酸铵水溶液为流动相B，进行梯度洗脱；该检测方法可以同时测定包括可电离脂质、磷脂酰胆碱类辅助磷脂、磷脂酰乙醇胺类辅助磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质、阳离子脂质和阴离子脂质中的5种以上脂质组分的含量，且重复性好、准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及药物检测领域，具体涉及一种用于脂质纳米粒中多种脂质组分定量检测的方法。
背景技术
核酸药物能够在分子水平调控细胞的基因表达或编码治疗性的功能蛋白，进而实现针对特定疾病靶点的精准治疗。近年来两款mRNA新冠疫苗的获批上市，以RNA为主的核酸药物开启了飞跃式的快速发展，在传染病预防、肿瘤、免疫性疾病及遗传性疾病等领域均取得了大量研究成果。然而，RNA在进入体内后极易被血液循环和机体组织中广泛存在的RNA酶降解失活，半衰期短，同时RNA携带的负电通常导致其入胞困难、转染效率低下，因此RNA药物在体内的有效递送一直是影响其成药性的关键难题。
脂质纳米粒（lipid nanoparticles, LNP）是核酸药物递送领域较为成熟的递送系统之一，具有生物相容性较好、制备工艺模块化、对核酸药物包封率高的特点。LNP对核酸药物的有效包载不仅能够保护核酸药物在体内不被酶解失活，同时LNP还能通过与细胞膜的膜融合作用介导内吞，进而实现核酸药物的有效胞内递送。但是，LNP的各种脂质组分比例不仅显著影响核酸药物的入胞及转染效率，也会显著影响LNP的安全性和稳定性，LNP通常包含了可电离脂质、辅助磷脂、胆固醇和聚乙二醇（PEG）脂质。
目前，脂质分析方法主要为高效液相色谱法搭配蒸发光散射检测器（ELSD）或电雾式检测器（CAD），且均为针对上述四种材料进行色谱条件开发及优化，但事实上四种脂质组分的LNP已不能完全满足核酸药物递送系统的研究和开发需求。由于常规四种组分的LNP体系在静脉注射后仅能被动蓄积于肝脏，为了突破基因药物的肝外递送，现已有大量研究通过在此四种组分的基础上引入第五种脂质材料来实现LNP的特定器官靶向递送，如引入阳离子脂质制备肺靶向LNP，引入阴离子脂质制备脾靶向LNP等（Cheng Q , Wei T , FarbiakL , et al. Selective organ targeting (SORT) nanoparticles for tissue-specificmRNA delivery and CRISPR–Cas gene editing[J]. Nature Nanotechnology, 2020, 15(4):1-8.）；另外，为了提高LNP体系的转染效果，辅助磷脂从磷脂酰胆碱（PC）类脂质材料替换为磷脂酰乙醇胺（PE）类脂质材料，或通过PC和PE的联合使用来调节LNP体系的稳定性和转染效率（Lvarez-Benedicto E , Farbiak L , Martha Márquez Ramírez, et al.Optimization of phospholipid chemistry for improved lipid nanoparticle (LNP)delivery of messenger RNA (mRNA)[J]. Biomaterials Science, 2022, 10.）。
专利（CN114778712A）公开了一种聚乙二醇脂质以及含有该脂质的脂质纳米粒含量的检测方法，该方法是通过高效液相色谱进行检测，以ChromeCore 300C4 4 . 6×250mm；5μm为色谱柱， 0.1％三氟乙酸水溶液作为流动相A，乙腈作为流动相B，进行梯度洗脱，虽然该专利在发明内容描述中提到脂质纳米粒的多种组分检测，但实施例中仅检测了PEG脂质，并未对多种脂质组分同时进行定量检测。
Kinsey等人提供了一种LNP多种脂质组分的含量检测方法，该方法使用C18色谱柱，以水-甲醇-甲酸-三乙胺体系为流动相，可以有效的分离和检测出阳离子脂质、PEG、二硬脂酰磷脂酰胆碱（DSPC）和胆固醇四种LNP中的常规脂质组分（Kinsey C, Lu T, DeissA, Vuolo K, Klein L, Rustandi RR, Loughney JW. Determination of lipid contentand stability in lipid nanoparticles using ultra high-performance liquidchromatography in combination with a Corona Charged Aerosol Detector.Electrophoresis. 2022 May;43(9-10):1091-1100.），但是目前所需要检测的脂质并不仅限于这几种。
有文献公开了一种能同时检测PolyEtOx、Chol、DODMA、DOPE、CSL3、DSPE-PEG2000和DSPC七种脂质的检测方法（Mousli Y , Brachet M, Jeanne L C , Ferey L. A rapidand quantitative reversed-phase HPLC-DAD/ELSD method for lipids involved innanoparticle formulations. Journal of Pharmaceutical and BiomedicalAnalysis.2022.），该方法仍然使用的是C18色谱柱，以“三氟乙酸水溶-甲醇”体系为流动相进行洗脱。但是在本发明预试验中发现，将该方法用于同时检测本发明中的DSPC、DLin-MC3-DMA、SM-102、DOPE、DMG-PEG2000、DOTAP、DOPA和胆固醇八种脂质时，八种脂质组分只能检出七种，且各组分的峰分离的度较差（参照对比例1）。
由于脂质纳米粒中脂质数量及种类的改变，亟需开发出一种能够准确定量多种脂质材料的分析方法，以满足不断创新发展的LNP体系的质量控制需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明拟提供一种用于脂质纳米粒中多种脂质组分定量检测的方法，其能够有效的分离检测更多的脂质，色谱峰形好，分离度高，重复性好。
本发明通过使用前述现有技术以外的固定相，与特定的流动相配合，最终解决了上述问题。具体的，本发明提供了一种用于脂质纳米粒中多种脂质组分定量检测的方法，其特征在于，所述检测方法采用高效液相色谱法，其色谱条件包括：色谱柱采用苯基己基键合硅胶作为填充剂，采用甲醇-乙酸铵水溶液为流动相A、乙腈-乙酸铵水溶液为流动相B，进行梯度洗脱 ，梯度洗脱程序为：
。
进一步地，所述梯度洗脱程序为：
。
本发明中，脂质纳米粒是通过如下方法制得：将多种脂质组分溶解于无水乙醇中作为乙醇相，使用缓冲液作为水相，微流控制备仪混合两相，再使用磷酸盐缓冲液稀释混合液，超滤离心，得到 LNP。
进一步地，所述缓冲液为柠檬酸缓冲液，pH为3.0~5.0，优选为4.0。
进一步地，所述混合液稀释倍数为30~70倍，优选为50倍。
进一步地，所述水相和乙醇相 的流速比 为3:1。
本发明中，脂质组分为包括可电离脂质、磷脂酰胆碱类辅助磷脂、磷脂酰乙醇胺类辅助磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质、阳离子脂质和阴离子脂质中的一种或多种。
采用本发明方法，至少可以分离检测出上述组分中的5种以上；进一步地，可以分离检测出上述组分中的6种以上；更进一步地，可以分离检测出上述组分中的7种以上。
上述各组分中，至少有一种组分在可电离脂质、PEG脂质、磷脂酰胆碱类辅助磷脂和胆固醇以外。
其中，可电离脂质包括但不限于DLin-MC3-DMA、SM-102、DLin-KC2-DMA、5A2-SC8、C12-200。
其中，磷脂酰胆碱类辅助磷脂包括但不限于二硬脂酰磷脂酰胆碱（DSPC）、二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）、1-棕榈酰基-2-油酰基磷脂酰胆碱（POPC）。
其中，磷脂酰乙醇胺类辅助磷脂包括但不限于二油酰磷脂酰乙醇胺（DOPE）、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺（DSPE）、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺（DPPE）、二肉豆蔻酰磷脂酰乙醇胺（DMPE）、1-棕榈酰基-2-油酰基磷脂酰乙醇胺（POPE）。
其中，聚乙二醇脂质（PEG）包括但不限于1,2-二肉豆蔻酰-rac-甘油-3-甲氧基聚乙二醇（DMG-PEG）、二硬脂酰-rac-甘油-聚乙二醇（DSG-PEG）、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇（DSPE-PEG）、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇（DPPE-PEG）、二肉豆蔻酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇（DMPE-PEG）、二油酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇（DOPE-PEG）；进一步地，PEG分子量为500~5000。
其中，阳离子脂质包括但不限于(2,3-二油酰基-丙基)三甲胺（DOTAP）、1,2-二油酰氧基-3-(二甲氨基)丙烷（DODAP）、1,2-双十八烯氧基-3-甲基铵丙烷（DOTMA）、1,2-二油醇-3-二甲基氨基-丙烷（DODMA）、双十二烷基二甲基溴化铵（DDAB）、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）。
其中，阴离子脂质包括但不限于二油酰磷脂酸（DOPA）、二硬脂酰磷脂酸（DSPA）、二棕榈酰磷脂酸（DPPA）、二肉豆蔻酰磷脂酸（DMPA）。
进一步地，本发明可以同时分离检测出以下8种脂质组分，包括DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和DOPA。
本发明中，色谱柱的内径为2.1~4.6 mm，优选为4.6 mm；色谱柱的长度为50~250mm，优选为100 mm；硅胶粒度为1.9~10 μm，优选为2.7 μm。
进一步地，所述色谱柱为InfinityLab Poroshell 120 phenyl hexyl，4.6 x 100mm，2.7 µm。
本发明中，流动相A中甲醇：乙酸铵水溶液的体积比为（8~10）:1，优选为9:1；流动相B中乙腈：乙酸铵水溶液的体积比为（8~10）:1，优选为9:1。
进一步地，所述乙酸铵水溶液的浓度为5~50 mM，优选为10 mM。
本发明中，检测器为蒸发光散射检测器或电雾式检测器，优选为电雾式检测器。
进一步地，雾化温度为30~55℃，优选为50℃。
本发明中，高效液相色谱柱的进样体积可在常见范围内选择。
本发明具有以下有益效果：本发明采用苯基己基色谱柱作为固定相，甲醇-乙腈-乙酸铵体系作为流动相，能够同时测定包括可电离脂质、磷脂酰胆碱类辅助磷脂、磷脂酰乙醇胺类辅助磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质、阳离子脂质和阴离子脂质在内的八种脂质材料的含量，且本方法重复性好、准确度高。
下面缩写具有如下所示的意义：
LNP表示脂质纳米粒；
PEG表示聚乙二醇；
ELSD表示蒸发光散射检测器；
CAD表示电雾式检测器；
PC表示磷脂酰胆碱；
PE表示磷脂酰乙醇胺；
DSPC表示二硬脂酰磷脂酰胆碱；
DOPE表示二油酰磷脂酰乙醇胺；
DMG-PEG 表示1,2-二肉豆蔻酰-rac-甘油-3-甲氧基聚乙二醇；
DOTAP 表示(2,3-二油酰基-丙基)三甲胺；
DOPA表示二油酰磷脂酸。
附图说明
图1为实施例2中8种脂质组分对照品溶液的HPLC图；
图2为实施例2中LNP-1供试品溶液的HPLC图；
图3为实施例2中LNP-2供试品溶液的HPLC图；
图4为实施例2中LNP-3供试品溶液的HPLC图；
图5为实施例2中LNP-4供试品溶液的HPLC图；
图6为DLin-MC3-DMA的线性关系图；
图7为SM-102的线性关系图；
图8为DSPC的线性关系图；
图9为DOPE的线性关系图；
图10为胆固醇的线性关系图；
图11为DMG-PEG2000的线性关系图；
图12为DOTAP的线性关系图；
图13为DOPA的线性关系图；
图14为对比例1中8种脂质组分对照品溶液的HPLC图。
具体实施方式
实施例1 脂质纳米粒的制备：
按表1中的处方，称取适量的DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和DOPA，溶解于无水乙醇中作为乙醇相，使用柠檬酸缓冲液作为水相，使用微流控制备仪混合两相制备脂质纳米粒，水相和乙醇相的流速比为3:1，总流速为4 mL/min，将接收的混合液使用磷酸盐缓冲液稀释50倍，再使用Amicon Ultra离心过滤器进行超滤离心，收集的样品即为各组不同脂质组分的LNP，并使用激光粒度分析仪测定各组LNP的粒径分布情况。
如表2所示，各组LNP平均粒径均在100 nm左右，PDI均小于0.15，表明制备的四组LNP均具有良好的粒径分布。
实施例2 脂质纳米粒中各脂质组分的定量检测：
在本方法中采用对照品溶液各脂质组分的峰面积按外标法计算脂质纳米粒供试品溶液中所有脂质组分的含量。
1、实验方法
采用高效液相色谱法进行脂质纳米粒中多种脂质组分的定量检测，其仪器和色谱条件如下：
（1）色谱仪：Thermo Utimate 3000高效液相色谱仪；
（2）色谱柱：InfinityLab Poroshell 120 phenyl hexyl色谱柱，4.6 x 100 mm，2.7 µm；
（3）流动相：流动相A：甲醇-10mM乙酸铵水溶液（体积比为9:1）；流动相B：乙腈-10mM乙酸铵水溶液（体积比为9:1）；
（4）洗脱程序：
；
（5）流速：1.0 mL/min；
（6）柱温：30℃；
（7）检测器：CAD，雾化温度为50℃；
（8）对照品溶液：分别精密称取适量的DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和 DOPA置入量瓶中，并加入适量的无水乙醇进行溶解，制成每1mL约含DLin-MC3-DMA 50.0 μg、SM-102 50.0 μg、DSPC 10.0 μg、DOPE 5.0 μg、胆固醇20.0 μg、DMG-PEG2000 5.0 μg、DOTAP 20.0 μg和 DOPA 20.0 μg的对照品溶液。
（9）供试品溶液：取实施例1制备的四组LNP，加入无水乙醇破乳并溶解，作为供试品溶液。
取供试品和对照品溶液分别注入高效液相色谱仪，按上述条件进行检测，记录色谱图。
2、结果分析
如图1~图5所示，对照品溶液中，8种脂质组分的色谱峰分离度良好，四组LNP供试品溶液中的各脂质组分与相应的对照品出峰时间一致。根据色谱分离效果表明，本发明这一种检测条件，就可以同时满足对DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和 DOPA多种脂质组分的分离检测，无需更换多种检测条件。
实施例3 实施例2中检测方法的线性及范围验证：
1、溶液的配制
（1）线性储备溶液的配制：
分别精密称取适量的DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和 DOPA置入量瓶中，并加入适量的无水乙醇进行溶解，制成每1mL约含DLin-MC3-DMA1000 μg、SM-102 1000 μg、DSPC 200 μg、DOPE 100 μg、胆固醇400 μg、DMG-PEG2000 100 μg、DOTAP 400 μg和 DOPA 400 μg的对照品溶液。
（2）线性溶液的配制：
L1线性溶液（50%）：精密量取线性储备溶液0.5 mL，置20 mL量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
L2线性溶液（80%）：精密量取线性储备溶液1 mL，置25 mL量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
L3线性溶液（100%）：精密量取线性储备溶液1 mL，置20 mL量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
L4线性溶液（120%）：精密量取线性储备溶液0.6 mL，置10 mL量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
L5线性溶液（150%）：精密量取线性储备溶液0.75 mL，置10 mL量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
L6线性溶液（200%）：精密量取线性储备溶液1 mL，置10 mL量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，即得。
2、结果分析
取各线性溶液分别注入高效液相色谱仪，按实施例2的方法进行检测，记录色谱图及各个脂质组分的峰面积，按每种脂质组分的浓度及峰面积分别进行线性回归（表3、图6~图13）。结果可见，所有脂质组分在50%~200%浓度范围内线性关系良好，该方法适用于各脂质组分的定量检测。
实施例4 实施例2中检测方法的重复性验证：
按实施例2的方法检测三组LNP供试品的各脂质组分含量，各重复六次计算平均值及RSD（表4）。结果可见，三组LNP供试品中各个脂质组分含量的RSD＜5%，该方法重复性良好。
实施例5 实施例2中的检测方法的准确度验8BC1：
对照品溶液的制备：分别精密称取适量的DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和 DOPA置入量瓶中，并加入适量的无水乙醇进行溶解，制成每1mL约含DLin-MC3-DMA 50.0 μg、SM-102 50.0 μg、DSPC 5.0 μg、DOPE 5.0 μg、胆固醇20.0 μg、DMG-PEG2000 1.0 μg、DOTAP 20.0 μg和 DOPA 20.0 μg的对照品溶液。
取实施例1的LNP-2和LNP-3样品，分别精密量取适量的LNP样品并加入一定量各脂质组分的对照品溶液，再加入无水乙醇稀释并定容作为回收率样品溶液。
取对照品溶液及各组回收率样品溶液，分别注入高效液相色谱仪，按该方法进行检测并计算每种脂质组分的回收率（表5）。结果可见，所有脂质组分的回收率均为90%~110%，且各脂质组分回收率RSD＜5%，所述方法准确度良好。
对比例1
1、实验方法
采用高效液相色谱法进行脂质纳米粒中多种脂质组分的定量检测，其仪器和色谱条件如下：
（1）色谱仪：Thermo Utimate 3000高效液相色谱仪；
（2）色谱柱：InfinityLab Poroshell 120 EC-C18色谱柱，30 x 150 mm，2.7 µm；
（3）流动相：流动相A：0.1%三氟乙酸水溶液（pH=2.01）；流动相B：0.1%三氟乙酸甲醇溶液；
（4）洗脱程序：
；
（5）流速：0.3 mL/min；
（6）柱温：50℃；
（7）检测器：CAD，雾化温度为50℃；
（8）对照品溶液：分别精密称取适量的DLin-MC3-DMA、SM-102、DSPC、DOPE、胆固醇、DMG-PEG2000、DOTAP和 DOPA置入量瓶中，并加入适量的无水乙醇进行溶解，制成每1mL约含DLin-MC3-DMA 50.0 μg、SM-102 50.0 μg、DSPC 10.0 μg、DOPE 5.0 μg、胆固醇20.0 μg、DMG-PEG2000 5.0 μg、DOTAP 20.0 μg和 DOPA 20.0 μg的对照品溶液。
取对照品溶液注入高效液相色谱仪，按上述方法进行检测并记录色谱图。
2、结果分析
如图14所示八种脂质组分只能检出七种，且各组分的峰分离度不好；其中DMG-PEG2000的峰包含在其他脂质组分的色谱峰中未被检出。
通过对比例1及实施例2可以看出，本发明可以同时测出至少八种脂质纳米粒中的脂质组分，且色谱峰形好，分离度高，重复性好，明显优于对比例1的方法（Mousli Y ,Brachet M, Jeanne L C , Ferey L. A rapid and quantitative reversed-phaseHPLC-DAD/ELSD method for lipids involved in nanoparticle formulations.Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis.2022.）。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于脂质纳米粒中多种脂质组分定量检测的方法，其特征在于，所述脂质组分包括DSPC、DLin-MC3-DMA、SM-102、DOPE、DMG-PEG2000、DOTAP、DOPA和胆固醇；
所述检测方法采用高效液相色谱法，其色谱条件包括：色谱柱采用苯基己基键合硅胶作为填充剂；流动相A：甲醇-10mM乙酸铵水溶液，体积比为9:1；流动相B：乙腈-10mM乙酸铵水溶液，体积比为9:1；梯度洗脱程序为：
。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述色谱柱的内径为2.1~4.6 mm，长度为50~250 mm，硅胶粒度为1.9~10 μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述色谱柱为InfinityLab Poroshell120 phenyl hexyl，4.6 x 100 mm，2.7 μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，色谱柱柱温为25~40℃，流动相流速为0.8~1.2 mL/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测器为电雾式检测器，雾化温度为30~55℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脂质纳米粒通过如下方法制得：将所述脂质组分溶解于无水乙醇中作为乙醇相，使用pH为3.0~5.0的柠檬酸缓冲液作为水相，混合两相，再使用磷酸盐缓冲液稀释混合液，超滤离心，得到脂质纳米粒。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Multi-arm PEG-maleimide conjugation intermediate characterizationand hydrolysis study by a selective HPLC method;Jenny Wang 等;Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis;第164卷;第452-459页 * |
Also Published As
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