LNP 的合成與表徵分析 - 時間與精力的耐力賽

研究脂質奈米顆粒（LNP）的研究人員在創造下一個突破性療法的過程中面臨諸多挑戰。從設計出色的配方（formulation），進行優化，再無縫擴展至臨床試驗的GMP生產，且珍惜每一滴載體，這些過程昂貴、複雜，且與接在與時間賽跑。此外還要面對 LNP 表徵的迷宮 - 微調尺寸和 PDI（多分散指數），並精確測定載荷含量 - 加上繁瑣的清理和濃縮步驟，這些都使得 LNP 開發過程猶如一場不斷向上攀登的艱辛旅程。

我們的脂質奈米顆粒（LNP）解決方案專為科學家設計，讓他們能夠輕鬆進行 LNP 的合成與表徵分析。Sunscreen 可在不到 6 小時內生成多達 96 種獨特的小體積 LNP 配方，大幅縮減成本與時間，加快 LNP 配方的篩選過程。在 Sunscreen 找到最佳配方後，研究人員即可直接使用 Sunshine 進行方案開發、優化與放大。當臨床試驗階段來臨時，Sunbather 即可在符合 GMP 的環境中進行 LNP 生產，並採用與 Sunscreen 和 Sunshine 相同的流程和微流體混合器（Sunny），使製程生產規模可無縫接軌、輕鬆擴大升級。Stunner 則使 LNP 表徵分析變得非常簡單 - 可在短時間內、高通量地處理多達 96 個樣本，並進行小體積 LNP 的濃度、尺寸及負載量的定量。一旦理想的 LNP 被找到，Unagi 和 Big Tuna 則會通過超過濾/透析濃縮技術，自動化完成緩衝液交換和濃縮步驟的整個過程。

加速LNP開發及表徵分析等各流程

透過下方的說明進一步了解如何加速LNP開發及表徵分析等各流程

• LNP配方（LNP formulation）

LNP 配方篩選非常困難。為了製造符合預期功能的 LNP，研究人員需要確保其具有最佳性能、精準的靶向性以及受控制的 API 釋放。溶解度、pH 穩定性、表面交互作用、載體釋放、LNP 包覆和傳輸能力都取決於顆粒的尺寸、形狀和結構。為了精確控制這三個因素，科學家們需要探索大量的配方和製程參數。而讓LNP 配方篩選過程變得更加棘手的原因是什麼呢？因當前的方法通常是一個實驗合成一種配方，這不僅非常耗時，而且需要耗費非常多人力資源。再加上試劑和其他一次性耗材的成本，這也成為需要考慮的高昂費用。

理想的工具
Sunscreen 是目前唯一專為簡化 LNP 配方篩選流程設計的自動化高通量合成平台。您可以在不到 6 小時內完成多達 96 個實驗，將脂質納米顆粒的配方篩選階段加速至極限。Sunscreen 採用覆蓋的 96 孔盤格式，並且靈活控制合成體積，從 200 µL 到 2 mL 皆可。只需將您的載荷（payload）裝入一個盤，將脂質置於另一盤中，選擇您的 Sunny晶片，Sunscreen 即可鎖定並準備運行。在 Sunny Suite 軟體中設定總流速和流速比，啟動實驗後即可離開。系統會自動在每次實驗間進行清洗，避免樣品交叉污染。當您準備好時，將樣品轉移到 Stunner 進行尺寸和 PDI 檢測，選擇出理想的候選樣品進行下一步優化。

證明

• 極佳的再現性
  Sunscreen 在 LNP 配方過程中展現了卓越的再現性。即使遇到表現不佳的樣品配方，Sunscreen 的自動清洗循環也能確保下一個樣品的純淨度不受影響。

• 輕鬆駕馭 LNP 配方篩選過程
  Sunscreen 的獨特之處在於它可以測試各種脂質、載荷、流速、比例和樣品大小的組合，直到您滿意為止——Sunscreen 讓您能以前所未有的速度找到最有潛力的候選者。

• 精確控制 LNP 尺寸並獲得高包覆效率
  無論使用何種流速、比例 (TFR/FRR) 和化學成分——從脂質（陽離子型或可離子化）、緩衝液，到各類核酸載體 (PolyA, ssDNA 或 mRNA)，"Sunscreen" 都能一如既往地穩定製備出單分散、尺寸可調的 LNP，包覆效率（encapsulation efficacy）超過 90%，PDI 值低於2，甚至可達 0.05。

Sunscreen

尋找完美的 LNP 配方可能會讓人覺得無比漫長。您需要找出最佳的脂質組合、適當的脂質與載體比例，以及完美的流速來混合所有成分。更麻煩的是，通常這些實驗都是一次一個配方地進行測試。"Sunscreen" 徹底改變了這種做法，能在短短 6 小時內製備 96 個獨特的小體積 LNP 配方——讓您在一天內探索的配方數量超乎想像。

• LNP優化（LNP Optimization）

在篩選階段已經達成目標後，但 LNP 配方的挑戰才剛開始。接下來是 LNP 的生產和優化，隨後進行製程放大。逐一調整流動參數可能會相當費時，並且放大製程通常意味著需要更換儀器並重新調整所有設定。除此之外，如果您使用的是一次性耗材，成本將不斷累積。

合適的工具

在 Sunscreen 上找到有潛力的配方後，可以直接轉到 Sunshine 進行製程優化和快速擴大規模。Sunshine 具備全自動操作功能，可以在短短 15 分鐘內完成多達 10 次實驗，一天內可生產數十升。Sunshine 使用的技術與 Sunscreen 和 Sunbather 完全一致，並且各平台之間的轉換毫無縫隙。您可以輕鬆調整總流速、流速比和稀釋劑，生產 40 到 200 nm 的顆粒。一旦確定理想的生產標準、顆粒大小和包覆效率後，可以無縫切換到 Sunshine 的連續模式，在放大製程中保持穩定性，無需擔心樣本體積的限制。當您準備好進行 LNP 的 GMP 生產時，Sunbather 可以直接接續 Sunshine 的流程。

證明

• 靈活性與一致性兼具

Sunshine 在優化 LNP 生產和規模擴大方面展現了極致的靈活性。您可以輕鬆測試各種流速、比例、收集條件及混合幾何形狀，在一次標準運行中最多進行 10 次自動化實驗。而在一致性上，PDI 通常低於 0.2，包覆效率超過 90%。

• 輕鬆轉移系統

在 LNP 開發流程的不同階段間，無需再擔心系統不一致。Sunscreen、Sunshine 和 Sunbather 使用相同的工藝技術和 Sunnies（可重複使用的玻璃微流體晶片），確保在篩選、擴大規模到 GMP 生產的每一步都能完全轉移、保持連續性並具備擴展性。這對於該領域的科學家來說，無疑是一個重大突破。

Sunshine

確保您的 LNP 配方穩定後，Sunshine 將協助您精確調整 LNP 的大小並設計完美的擴大生產流程。您可以探索最佳的流速、測驗不同的混合方式，並調整合適的稀釋因子以確保穩定性。一旦所有參數都調整到位，Sunshine 能夠轉換到連續模式，在 24 小時內生產高達 50 公升的 LNP。這樣，您就能在一個平台上完成過程開發和放大生產。

• GMP LNP生產（GMP LNP Production）

當您在研發實驗室中精練了配方並完善了顆粒生產過程後，接下來就需要進入臨床試驗階段，這意味著需要轉移到 GMP 脂質奈米顆粒的製造。這通常需要在完全不同的新設備上重新驗證您的 LNP 生產過程，包括不同的泵和混合器。更令人頭疼的是，這一過程可能會浪費大量珍貴的試劑及耗費昂貴的單次使用耗材。

適合的工具

借助 Sunny Suite，所有儀器都採用了相同的精確泵送技術和世界級可重複使用的 Sunnies 來混合配方。無論您是在 Sunscreen 上進行配方篩選、在 Sunshine 上優化製程，還是在符合 GMP 標準的設施中使用 Sunbather 進行臨床試驗，您都可以自信地完成從研發到製造的順利轉換。Sunny Suite 提供了多種混合類型和尺寸，適合各種應用，確保了從實驗室到生產的每一步都能順利進行。

證明

• 確保合規

Sunbather 確保您在關鍵領域得到全面保障，使您能輕鬆開始 GMP 脂質奈米粒子（LNP）的製造，並大量生產您完美的顆粒。Sunbather 的製造過程由我們的內部品質管理系統（QMS）嚴格把關，並配有符合 21 CFR Part 11的軟體，所有接觸樣本的管線、材料皆具可追溯性及可提供驗證文件。Sunbather 能夠全面支持您在 GMP LNP 生產方面的需求。

• 一致性是關鍵

Sunbather 確保在每次運行中都能保持與 Sunscreen 和 Sunshine 相同的優異顆粒性能，讓您在從微升等級轉換到公升等級時也能使用一致的混合過程。Sunny Suite 提供了從自動化篩選少量樣品到持續生產大量高品質產品的一致流程。數據顯示了在每個開發階段的一致性。

Sunbather

從 R&D 轉換到 GMP 生產可能是一個成本高昂且麻煩的過程，通常需要更換設備、流路和混合器，相當於是重新開發和驗證您的成果。Sunbather 使這一過程變得輕鬆簡單，因為它內建了必要的文件記錄、可更換流路和簡便的轉移功能。它使用與 Sunny Suite 家族成員 Sunscreen 和 Sunshine 相同的混合過程和微流體晶片系統，因此您可以輕鬆地將調整好的配方轉移到 GMP 生產中，而不必擔心繁瑣的過程。

• LNP表徵分析

在奈米粒子分析時，獲取基本資訊，如粒子的數量和大小，仍然面臨不少困難。奈米粒子濃度是研究人員每批樣本都需要了解的重要參數，但現有的測量方法往往無法應對高通量需求，或者需要稀釋處理而影響準確性及分析速度。

且奈米粒子可以承載各種藥物成分——RNA、DNA、蛋白質，甚至是其他活性藥物成分。然而，在進行載體量測時，多數方法需要複雜的流程來處理脂質納米粒子（LNP）的渾濁問題。特別是對於RNA-LNP樣本，由於樣本非常渾濁，通常需要使用螢光染料來進行量測，但這些染料基礎的方法並不適合奈米粒子的分析。

儘管UV/Vis吸光度已經被用來快速、簡便地量測純化樣本中的RNA，但奈米粒子的渾濁度往往會使大多數UV/Vis光譜儀無法提供準確的奈米粒子分析結果。

適合的工具

Stunner 結合了先進的短光程 UV/Vis 技術和高通量的 RADLS 技術，即使在渾濁的脂質奈米粒子樣本中，也能同時準確量測總 RNA 和粒子大小。我們的奈米粒子分析應用程式可以量測 RNA、DNA、蛋白質或小分子的總載量濃度，且不需要任何試劑、標準物質或螢光染料。對於獨特的奈米粒子，Stunner 可以記錄並學習每種粒子的 UV/Vis 吸光度信息——從載體到載荷。Stunner 在同一 2 µL 樣本上，能夠快速提供 RADLS 數據，幫助您獲得粒子濃度、大小和 PDI 的準確數據。所有這些操作都能在我們的 96 孔微流體盤上進行，每個樣本量測時間不超過 2 分鐘。

證明

• 突出你的載荷

得益於 Stunner 的 Unmix 應用算法，渾濁度不再會影響 UV/Vis 分光光度計的準確性。這些算法能夠穿透樣本的渾濁，專注於測量來自載荷的吸光信號。

• 無需染料的直接定量

當你需要測試大量的緩衝液、配方和 RNA 構建體時，長時間待在實驗室並不理想。Stunner 可以在大約 2 小時內完成多達 96 個 LNP 樣本的載荷定量，讓你無需等待複雜的測試流程。這是進行總 RNA 定量的最簡便的方法。

• 試試這獨特的技術

LNPs 體積大且散射效應強，但 Stunner 的獨特旋轉角度動態散射光技術（RADLS）能輕鬆應對。RADLS 提供了不受角度影響的粒子尺寸和光散射強度，使得測量粒子濃度變得前所未有的簡單。

• 整合數據

Stunner 結合了 RADLS 和 UV/Vis Unmix技術，能夠將粒子尺寸、RNA 濃度和奈米粒子濃度的數據整合，準確提供每個粒子的平均 RNA 分子數量。這樣，您可以以極快的速度篩選不同的 RNA 載荷、脂質配方或製程條件。

Stunner

Stunner 是唯一可以高通量（單次上機1-96個樣本）從同一 2 μL 樣本中同時獲取 UV/Vis 濃度、旋轉角度動態光散射 (RADLS) 和多角度靜態光散射 (MALS) 數據的奈米粒子載體量化系統。這使您可以一次性完成對脂質奈米粒子的表徵分析，包括顆粒濃度、尺寸、質量、聚集體檢測以及總 RNA 的分析。這樣您可以快速確認奈米粒子的品質是否達到要求。

• LNP自動化高通量緩衝液更換及濃縮

脂質奈米粒子（LNP）形成後，需要快速去除如乙醇等有機溶劑，以確保藥物的包覆效果和 LNP 的完整性。雖然透析是一種常見的方法，但它需要較長的時間，並且通常還需要進行二次濃縮以縮小樣本體積。

適合的工具

Unagi 是首款桌上型緩衝液交換平台，將清洗、濃縮和緩衝液交換等脂質奈米粒子（LNP）所需的繁瑣手動步驟集成在一起，並且不會損害 LNP 的完整性。Unagi 利用超過濾/透析（UF/DF）技術處理 1 到 8 個樣本，起始體積從 0.5 毫升到 8 毫升。它通過超聲波體積測量技術精確追蹤樣本體積，確保在每次交換中準確添加所需的體積。該設備會重複這一過程，直到每個樣本達到預定的交換百分比和 LNP 濃度。

Big Tuna 是一款完全自動化的緩衝液交換系統，使用改良的超過濾/透析（UF/DF）技術來提升處理能力，快速清洗、濃縮和脂質奈米粒子（LNPs）緩衝液交換。它在過程中同樣使用超聲波持續監控樣本體積，適時補充過濾的體積，確保每次都能達到精確的交換百分比和濃度。由於 LNPs 通常起始於流動迅速的有機溶劑，Big Tuna 能夠自動調整流速，避免樣本孔位乾涸的問題。

證明

Unagi 的緩衝液交換和濃縮設定可進行優化，保證高樣本回收率且對樣本完整性影響最小。在使用 Unagi 進行 LNP 樣本處理時，您無需擔心樣本質量的損失，例如尺寸變化或包覆效率，從而節省手動操作的時間。

Big Tuna 在奈米顆粒濃縮和清洗方面表現出色，並且能夠有效維持包覆率。您可以在 30 分鐘內完成設置，一次完整的濃縮和清理過程最短只需 90 分鐘。

Unagi ＆ Big Tuna

緩衝液交換和奈米粒子濃縮往往是處理樣品前最煩人的步驟，即使只有少量樣品也一樣。這過程耗時且需要你親自操作，即使以為完成了，還得不斷調整。Unagi 及Big Tuna是首個完全自動化的台式緩衝液交換系統，可以自動化這些過程，快速完成蛋白質或基因療法載體（如 AAVs、LNPs 和 VLPs）的交換、配製和清理，只需 30 分鐘的設置時間。省去繁瑣且緩慢的樣品準備過程，讓您能專注於其他更重要的工作。

相關設備

• Sunscreen
• Sunshine
• Sunbather
• Stunner
• Lunatic
• Unagi
• Big Tuna

詳細資訊可參考各設備頁面

相關資源

英文說明

Our lipid nanoparticle solutions are tailor made for scientists to power through LNP synthesis and characterization while ditching all the hassle. Sunscreen supercharges LNP formulation screening by generating up to 96 unique, low volume LNP formulations in under 6 hours – slashing through cost and time. With the winning formulations found on Sunscreen, researchers can hop straight to Sunshine for protocol development, optimization, and scale-up. Once it’s time for clinical trials, Sunbather suits up for LNP production in GMP environments while using the same processes and microfluidic mixer (Sunny) that Sunscreen & Sunshine use. Nailing down LNP characterization becomes a breeze with Stunner - getting fast, high-throughput, low-volume LNP concentration, sizingand payload quantification on up to 96 samples at a time. Once the perfect LNP is formed, Unagi and Big Tuna take on the buffer exchange and concentrations steps by automating the entire process using UF/DF.