用于給藥系統的脂質體表征
馬爾文儀器公司的高級應用科學家Pauline Carnell和技術支持經理Mike Kazsuba探討了納米顆粒跟蹤分析技術以及光散射技術在表征脂質體作為藥物載體中的應用及效果。
脂質體是一種重要的給藥載體，已獲批用于多種治療配方。脂質體由磷脂質組成，具有單層或多層結構，擁有親水內層和疏水外層，可制成不同大小的顆粒。這些顆粒可進行生物降解，基本無毒。
最為重要的是，它既能封裝親水物質，又能封裝疏水物質。此外，通過修飾脂質體表面，還可對特定生理部位進行靶向給藥，延長脂質體在體內的留存時間，并可用于設計診斷工具。
正如其他類似的研究，應用脂質體的關鍵在于確保其物理特性與用途相符。例如，脂質體進入人體后會如何反應？脂質體是否足夠穩定從而保證靶向性？粒度是否適合臨床應用，或者是否會在血液循環中消失？
了解脂質體制劑的粒度、濃度和zeta電位能幫助人們預測它在生物體內的變化趨勢，而帶電脂質體與相反電性的分子關系也能通過測量兩者產生的聚合物的zeta電位進行監控。
這些因素對藥物傳輸的有效性具有顯著影響，尤其是當藥物配方研究員認為某種脂質體適合傳輸載體時，應綜合考慮以上因素。因此，能提供全面數據的分析系統對配方設計過程大有裨益。納米顆粒跟蹤分析技術和動態光散射技術正是其中兩種重要的分析方法，為脂質體研究提供重要信息。
納米顆粒跟蹤分析技術
納米顆粒跟蹤分析技術(NTA)使用激光散射來檢驗溶液中的納米粒度。使用該分析方法，研究人員能夠觀察到單個粒子并跟蹤其布朗運動軌跡，從而基于單個粒子在短時間內快速制出每個粒子的粒徑分布圖。
使用科學數碼攝相機可以捕捉溶液中顆粒的散射光，儀器軟件可逐幀跟蹤每個顆粒的運動軌跡。
顆粒的運動速度與由斯托克斯-愛因斯坦方程計算出來的球體等效流體力學半徑相關。NTA技術能逐粒計算粒度，且因有影像片段作分析基礎，用戶可精確表征實時動態。
NTA技術能讓研究人員在同一時間觀察單個納米顆粒，因此除基礎的粒度分析以外，還能測定每個脂質體的相對光散射強度等。將數據結果與另行測得的粒度數據繪成坐標圖，能夠更加細致地分辨出由不同折射率（RI）或材料構成的顆粒。
憑借這一獨特功能，研究人員可探究納米級藥物輸送載體（如脂質體）所封裝的內容是否有所不同：空心脂質體的折射率（光散射能力）可能低于載有較高折射率物質的脂質體。這樣的差異讓人們得以區分大小相似的脂質體。此外，NTA的單個粒子檢測系統使得顆粒濃度測量成為可能。
粒度和zeta電位
脂質體與細胞在體內發生作用的位置很大程度上是由脂質體的粒度決定。掌握脂質體制劑的zeta電位有助于預測脂質體在體內的變化趨勢。顆粒的zeta電位是指顆粒在特定媒介中獲得的總電荷。以基因治療為例， zeta電位的測量可用于優化特定脂質體與各種DNA質粒的比率，從而將配方的聚集度降到最低（圖4）。
動態光散射(DLS)是一項相對成熟的、廣泛應用的脂質體表征技術。此外，由于zeta電位也是一項重要參數，能夠同時測量粒度和zeta電位的分析系統也日漸普及，馬爾文儀器公司的Zetasizer Nano系統正是其中之一。一般而言，研究人員使用動態光散射技術測量粒度，采用激光多普勒微電泳技術測量zeta電位。
由顆粒布朗運動產生的光散射也是DLS技術的核心所在。DLS技術測量散射光強度隨時間變化產生的波動，并確定顆粒的擴散系數。在此基礎上利用斯托克斯-愛因斯坦方程將數據轉化為粒度大小分布情況。
使用激光多普勒微電泳技術測量zeta電位時，向分子溶液或顆粒分散液施加電場，這些顆粒便會以一定的速率移動，而該速率正與zeta電位相關。通過測定該速率能夠計算出電泳遷移率，并據此算出顆粒的zeta電位和zeta電位分布。
結論
脂質體的物理表征對于理解脂質體在各種應用中的適用性十分重要，快速、可重復的表征是研發及質量管控過程中的一個重要考慮因素。本文介紹的技術能夠提供脂質體制劑的粒度、濃度、zeta電位等補充信息。
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