新芝生物丨超声技术在脂质体制备中的应用研究

01

研究背景

1.1脂质体

脂质体是一种微型泡囊体，能将药物包封于脂质双分子层内，具有靶向、缓释、降低药物毒性等诸多优点，迄今已经在制药、医疗、生物化学、食品科学、化妆品等多领域广泛应用。评价脂质体质量的指标有外观、粒径分布和包封率等，制备方法不同，脂质体的粒径、结构都不尽相同。脂质体在不同领域应用，粒径是衡量脂质体内在质量的一个重要指标，探头式超声由于操作简便，已成为制备脂质体主要制备方法之一，但是由于超声条件的不同，制备的脂质体没有很好的重现性。影响超声效果因素包括输入功率、作用时间、超声频率等，通过控制这些因素，可以控制脂质体粒径的变化，从而得到理想大小的脂质体。

02

实验方法

2.1脂质体的制备

采用逆向蒸发法制备脂质体，精密称取一定量的卵磷脂、胆固醇、α-生育酚适量混合溶于一定量氯仿中，将脂质溶液移入250mL圆底瓶中，氮气中45℃恒温水浴减压去除有机溶剂，直至形成干燥脂质薄膜，待有机溶剂完全去除，停止旋转，从水浴中提起圆底瓶，加入一定浓度的PBS（pH6.5）溶液旋转洗膜，在45℃水浴中水合2h即形成乳白色脂质体混悬液。

2.2脂质体溶液的超声方法

图1为本实验所用超声装置，钛探针直径为1.5cm，反应池为一个开放的玻璃烧杯（直径3cm，高度7.5cm），冰水浴超声。实验设置20%、30%和40%三个功率百分比，超声处理脂质体，超声仪探针距杯底深度分别设置为1.5和3.0cm。15ml脂质体按上述条件针式冰水浴超声，超声5次，每次时间为4mim（单次超声30s，间隔30s）。超声完成后，关闭超声使容器冷却，用0.22μm微孔滤膜过滤除去钛颗粒杂质。激光粒度仪分析超声对脂质体粒径分布及对分散系数的影响。

a：钛探针（直径1.50cm）；b：烧杯（直径3cm，高7.5cm）；c：大烧杯（直径7cm，高90cm）；d：脂质体混悬液；e：冰水浴；x：探针与烧杯底部距离

图1 实验装置

03

实验结果

3.1超声功率对脂质体粒径的影响

不同输入功率，超声时间为20min，脂质体超声后平均粒径及粒径范围分布见附表。结果表明，随着超声功率的增加，脂质体粒径变小，粒径分布范围变窄，说明高功率超声得到的脂质体粒径更均匀。图2为磷脂含量为10mmol/L脂质体超声前后粒径图，超声之前（图2A）脂质体粒径呈单峰分布，平均粒径为300nm左右，随着超声时间的增加，超声20min后能明显观察到粒径变小，粒径分布变窄，见图2B，超声功率为40%时，20min后获得粒径约为70nm左右的单峰分布的脂质体。

附表超声输入功率对脂质体粒径及粒径分布影响

A：超声前脂质体粒径分布图；B：超声20min后脂质体粒径分布图，输入功率40%；超声时间20min；磷脂含量10mmol/L

图2  脂质体粒径分布图

3.2超声时间对脂质体粒径的影响

如图3所示，超声功率分别为20%、25%、30%、35%、40%，增加超声时间，磷脂含量为10mmol/L的脂质体粒径变化，结果显示，随着超声时间的增加，脂质体粒径减小，直到20min时得到一个稳定的脂质体粒径，不再发生变化。为了证实超声时间足够形成稳定的脂质体粒径，增加超声时间到25min，考察脂质体的粒径分布。

图3  超声时间对脂质体粒径的影响

3.3超声时间对脂质体粒径的影响

设定中高低三个超声输入功率20%、30%和40%，烧杯底部和探头的距离分别为10和15mm。在不同的超声功率和深度下，超声时间不同，得到不同粒径的脂质体。图4显示的是磷脂含量为10mmol/L的脂质体，应用超声功率分别为20%、30%和40%，粒径随超声时间的变化图，结果表明，随着超声时间的延长，脂质体粒径降低，直到超声时间为20min，脂质体粒径不在变化，从图中还可以看出，随着超声功率的增加，脂质体粒径降低。应用不同的超声时间和不同的深度，获得的脂质体粒径也不同。考虑到连续的超声时间和功率，深度为15mm时，获得的脂质体粒径更佳。15mm与10mm探针深度获得的脂质体粒径并没有明显区别，然而在10mm时，脂质体空化现象更为明显，促进羟基自由基的形成，造成脂质体成分中磷脂的氧化。15mm深度时磷脂发生氧化的机率更低。这点在应用不饱和磷脂制备脂质体时尤其重要，因为不饱和磷脂容易氧化。从图中可以看出，功率越高，超声得到的脂质体分散系分散得越均匀，随着功率的增加，粒径和分散率降低，但超声时间过长，超声探头会释放更多钛颗粒杂质，造成污染。因此，超声条件为探针深度为15mm、超声功率为40%，超声时间为20min时，得到的脂质体粒径和分散度最好。

A：磷脂含量为10mmol/L，超声功率分别为20%、30%和40%时粒径及分散性随超声时间的变化（探头深度10mm）；B：磷脂含量为10mmol/L，超声功率分别为20%、30%和40%时粒径及分散性随超声时间的变化（探头深度15mm）

图4  磷脂含量为10mmol/L，超声功率分别为20%、30%和40%时粒径及分散性随超声时间的变化

04讨论

4.1新芝生物·全球样品制备专家

超声波是由一系列疏密相间的纵波构成的，并通过液体介质向四周传播。通过研究脂质体制备过程中超声对其影响，来达到控制脂质体性质的目的，实验结果表明，影响脂质体粒径分布范围和zeta电位的三个超声参数分别为：超声深度、功率输入和超声时间。因此，为获得的均一性较好的脂质体应该从此三方面进行探索。

新芝生物作为全球样品制备专家，深耕超声技术多年，产品功能齐全，超声产品具有功率调控、时间调控和超声深度调控等多方面功能。从用户实际需求出发，能够为用户提供高效率、高性价比的产品和解决方案。

参考文献：

[1]曾丹,张阳德,赵东伟,等.脂质体制备中超声参数的研究[J].中国现代医学杂志,2012,22(19):25-28.

[2]王兴芝,代英辉,王东凯.脂质体的制备方法及应用的研究进展[J].中国药剂学杂志（网络版）,2024,22(01):14-24.DOI:10.14146/j.cnki.cjp.2024.01.003.

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关于新芝生物  

新芝生物是知名的生命科学仪器提供商，也是国内超声波技术应用探索的先行者。公司在超声波细胞粉碎，萃取，分散，除垢、高压均质及超低温、冷冻干燥、基因细胞重组等技术领域积累了丰厚的经验，并研发了包括超声波破碎仪器、冷冻干燥设备、分子生物学仪器、实验室洁净设备、工业防垢除垢设备等产品，致力于为客户提供先进的仪器设备和行业解决方案。