在纳米药物递送系统中,脂质体作为mRNA疫苗、抗癌药物和基因治疗的核心载体,其粒径分布直接决定体内循环时间、靶向效率与安全性。为获得均一、稳定、高包封率的脂质体,科研与工业界长期依赖三种主流技术:超声法、高压均质法与膜挤出法。然而,
在大规模生产中,企业大都选择脂质体挤出器作为粒径整型的关键步骤。这并非偶然——挤出法凭借其温和性、精准性与工艺稳健性,已成为脂质体制备的“黄金标准”。本文将从原理、性能、适用性及产业化角度,系统解析挤出法相较于超声与高压均质的五大核心优势。

一、温和处理
超声法依赖高强度空化效应破碎脂质体,但剧烈的局部高温和自由基生成易导致:
mRNA链断裂或降解;
蛋白质变性失活;
脂质氧化,降低膜稳定性。
高压均质机虽能实现纳米级粒径,但需反复通过狭窄微通道,产生显著剪切力与温升,对热敏或机械敏感分子构成风险。
挤出法则不同:
样品在可控压力下,缓慢通过聚碳酸酯径迹蚀刻膜(PC膜)的圆柱形孔道。整个过程无空化、无高速剪切,如同“分子级筛网”温柔重塑脂质体形态。实验证明,使用挤出法制备的siRNA脂质体,其基因沉默效率比超声法高,远优于其他方法。
关键价值:在生物大分子递送时代,“不破坏”比“做小”更重要——挤出法守护的是活性,而非仅追求尺寸。
二、粒径精准可控
超声法受功率、时间、探头位置影响大,批次间粒径偏差常>20%;高压均质虽较稳定,但仍易产生宽分布。
而挤出法通过物理孔径限域实现精准控制:
粒径分布呈单峰高斯曲线,无亚微米或微米级杂质;
批次重复性小,满足生产要求。
行业实践:mRNA-LNP工艺中,均采用“微流控初乳 + 多次挤出”策略,确保终产品粒径集中在80–100 nm,这是实现高效淋巴结递送的关键。
三、无外源污染
超声探头多为钛合金,长期使用存在金属离子溶出风险;高压均质机内部含密封圈、阀芯等部件,可能引入有机物或颗粒污染。
脂质体挤出器主体通常采用316L不锈钢或医用级PEEK,接触面光滑;PC膜为高纯聚合物,不含增塑剂或表面活性剂。整套系统可进行高压蒸汽灭菌或伽马辐照,满足对不溶性微粒的要求。
四、操作灵活,从小试到放大的无缝衔接
实验室规模:手动挤出器处理0.1–10 mL样品,5分钟完成;
中试放大:台式气动挤出器支持50–500 mL连续循环;
GMP生产:在线封闭式挤出系统可集成至灌装线,处理量达数升/小时。
相比之下,超声难以放大(探头覆盖有限),高压均质虽可放大但需重新优化参数,且设备昂贵、清洗复杂。
研发友好性:科研人员可快速筛选不同孔径膜,建立“膜孔径–终粒径”对应关系,加速处方开发。
五、成本效益高:低维护、低损耗、高成功率
耗材成本低:一张PC膜约¥50–200,可处理多批次(视样品洁净度);
无高能耗:无需大功率电源或冷却系统;
失败率低:因工艺稳健,较少出现批次报废。
反观高压均质机,单台设备价格超¥50万,且密封件、阀座等易损件年更换成本达¥5–10万;超声探头寿命短,且需频繁校准。
结语:
在纳米医药迈向精准化、标准化的今天,脂质体不再只是“纳米颗粒”,而是具有严格质量属性的药品。挤出法之所以成为行业共识,正因其在活性保护、粒径控制、合规性与可放大性上的综合优势。