脂質體的粒徑控制（五）：擠出設備

上一篇介紹了脂質體粒徑控制方法中的擠出技術，就其三個關鍵點：擠出溫度、擠出壓力、擠出濾膜的選擇，作了較詳細的介紹。本文主要就市售脂質體擠出設備作一個歸納和介紹。

脂質體擠出設備從結構上來分大概可分為四個部分：動力執行單元、膜組件單元、溫控單元及輔助單元。

動力執行單元按目前市售產品來看主要有兩種：高壓氣體和高壓動力泵。

高壓氣體作為動力源時最大的特點是壓力恒定，無脈沖波動，可以確保全擠出過程中的壓力恒定，其波動范圍基本可以忽略不計，這就能最·有效的保證所有脂質體粒子都經過了同樣壓力的擠出，所擠出的脂質體樣品均一性非常好，能比較好的符合所需的粒徑分布要求。

但此方式的缺點在于氣壓所能提供的壓力較低（一般不超過1000psi），這就導致很多原始粒徑較大的脂質體樣品，或濃度較高的脂質體樣品不容易擠出，擠出速度緩慢，且達不到所需的粒徑范圍；對于產能要求較高的項目（如中式、生產型）往往不能實現。

當然，針對這種情況也有相應的設備對氣壓進行了增壓設計，適度擴大了其應用領域，但對于生產項目往往還是難以滿足要求。這類擠出設備多以罐體作為容器，氣體直壓式擠出為主，也有部分以使用氣缸對氣體增壓活塞推進的方式進行擠出，實驗室使用時基本可以比較完·美的覆蓋所有脂質體樣品的擠出要求。

另一種方式是通過高壓動力泵作為動力來實現脂質體的擠出，如高壓活塞泵或高壓隔膜泵。

高壓泵作為擠出設備動力源時其特點是：

· 可提供的擠出壓力高（最高壓力一般在300~500bar），可滿足濃度比較高或者原始粒徑較大的脂質體樣品的擠出；

· 能實現產能大（高壓泵最大流速可以到1000L/H或者更高），對于需要多次擠出的生產型項目能大大提高擠出效率。

但高壓動力泵作為動力源時也有其弊端：

· 動力泵存在一定幅度脈沖，這就使得擠出過程的壓力處于波動狀態，往往不利于提高脂質體的粒徑均一性。目前多采用壓力反控調節泵速以維持壓力恒定的模式來消除此影響，但由于壓力感應器存在一定的感應誤差及感應時間，且泵的變頻調節執行動作也需要時間，所以高壓動力泵作為擠出動力源時在實際擠出過程中壓力是一個波動的狀態，產能越大其誤差就越大，所以在使用時需對此多加關注；

· 高壓動力泵由于其壓力高，所以往往存在一些非標準衛生級結構（如單向閥、活塞密封、高壓輸出單元等），這就會造成兩方面的影響，一是樣品消耗量相對較大，二是存在一定的衛生級風險，對清洗和滅菌驗證造成困難（一般難以實現CIP/SIP）。

當然，市售也有高壓衛生級隔膜泵（最高壓力一般到100bar），但此類設備壓力屬于折中范圍，且價格高，選擇時需綜合考慮。

膜組件單元包括PC濾膜、支撐板等組件，是擠出設備壓力產生的背壓單元，也是起擠出作用的核心部件。關于濾膜的選擇方法在上一篇中已有相關講述，就不再贅述了，這里主要就支撐板等組件做一個簡單描述。

支撐板目前市售擠出設備中多采用SS316L粉末燒結板為主，其孔徑一般為1~3μm，其在使用時最大的優勢就是能迅速產生較高的背壓（如200bar或更高），且板的厚度適中，耐用性強，能長時間使用不變形，是目前用得最多的一種方式。

缺點在于由于是粉末燒結的結構，內部通道孔徑為計算值，且流道彎曲、復雜，易造成內容物殘留，引起微生物負荷、內毒素殘留的超標。所以在選擇此方法時需供應商提供完善的清洗和滅菌方案，以確保能滿足項目的需求。

另一種方式是采用通孔支撐板的方式，此方式由于是通孔設計，易于清洗和滅菌，往往能符合CIP/SIP要求，但此種方式需對擠出過程和樣品特性有非常深入的了解，且能將二者作為一個整體進行綜合考慮，然后再來選擇或特殊制作。

溫控單元一般涉及到兩方面：一是擠出設備本體與樣品接觸的結構，二是樣品流路管道。

如上一篇文章所述，溫度是擠出過程的一個非常重要的影響因素。所以在進行擠出設備選型或設計時，需將此兩部分可能產生的溫度波動幅度降至最·低。一般擠出情況下溫度波動控制在±3℃即可，此時只需用可外循環的恒溫水浴，通過設備和管道的夾套控溫就可以滿足要求。

但如果恒溫要求高（如要求波動范圍在±0.5℃以內），此時就需要通過在關鍵部位設置溫度傳感器，并與恒溫水源形成聯動控制，整體調節溫度，使其達到所需要求。

當然，從工程角度來看，溫度的控制精度可以做得非常高，但相應的成本也較高，所以在選擇時需要根據實際情況綜合考慮。

輔助單元是指除擠出設備主體部分外的其他配置。如因工藝要求增設的溫度、壓力監控和調節單元；恒壓或恒流控制系統；管道、閥門及連接件；升降平臺、移動推車等。

對于此類配置，一般來說主要針對生產項目，可根據項目的工藝特殊性要求、與配液系統的銜接、清洗/滅菌要求來針對性的進行設計。

標準的實驗室設備一般都會綜合考慮各方面因素，進行取舍后逐步標準化，后續不會再有太大幅度的調整。用戶端在進行選擇時往往也需結合自身項目需求進行取舍后選擇最合適的設備。

本文主要就擠出設備進行了一個較為綜合的介紹。為兼顧行文的流暢性和可讀性，于細節處未做更詳細描述，關于此部分脂質體設備的特殊設計也沒有全部列舉，若大家有任何疑問歡迎與我們聯系交流~