Nunchuck 配出的 LNP 含 12.5% EtOH,要先去掉;AAV 要换缓冲液和浓缩,DNA 要脱盐。这些前处理用透析做太慢,手动超滤又步骤多、回收率不稳定。Unagi 用压力驱动的超滤/透析过滤(UF/DF)自动完成缓冲液置换和浓缩,最多同时处理 8 个样品(0.5–48 mL)。每个循环都用超声测一次保留体积,置换百分比因此是实测算出的:AAV 和 DNA 的目标都是 96%,实测分别为 96.5% 和 96.7%。验证做了 4 个实验:LNP 去乙醇并浓缩 4 倍、AAV 缓冲液置换并浓缩 2 倍、稀释 AAV 浓缩 12 倍、DNA 脱盐并浓缩 3 倍,前后对比都在 Stunner 上测。
Unagi:自动化台式缓冲液置换和浓缩平台,同时处理最多 8 个样品,每个样品 0.5–48 mL。
Unagi 的核心耗材叫 Una:单样品一次性容器,再生纤维素膜,截留分子量可选 10、30 或 100 kDa,工作体积 0.5–8 mL。运行过程中 Unagi 在加压过滤、体积测量和补充新缓冲液之间交替进行。压力驱动时板面轻柔混合,防止样品在膜表面堆积。超声体积监测测出每一步的保留体积,置换百分比和浓缩倍数由此算出。
4 种内置应用:Buffer Exchange(置换后可选浓缩)、Concentrate Only(只浓缩)、Buffer Exchange + Concentrate(先置换再浓缩)和 Reduce Sample Volume。Reduce Sample Volume 用板上 Falcon 管把最多 48 mL 的稀释样品减到 8 mL,再进一步浓缩到 0.5 mL,最高 96 倍浓缩。
A. Una 一次性耗材(再生纤维素膜,10/30/100 kDa MWCO)。B. 样品架可装 1–8 个 Una,锁入 Unagi 置换舱。
Unagi UF/DF 流程:输入样品 → 加压过滤 + 混合 → 超声测体积 → 补充新缓冲液 → 重复直到达到目标置换百分比 → 可选浓缩。
Reduce Sample Volume 应用:板上 Falcon 管装最多 48 mL 稀释样品,填入 Una 后加压浓缩到 8 mL,再用 Concentrate Only 进一步缩到 0.5 mL(最高 96 倍)。
PolyA-LNP 在 Nunchuck 上配制(SM-102 试剂盒,N:P 8,FRR 3:1,TFR 15 mL/min),配制后含 12.5% EtOH,用含 6.25% EtOH 的 1x PBS 稀释 4 倍,初始浓度为 30.99 µg/mL。4 mL 装入 100 kDa Una,目标置换 98%、浓缩到 120 µg/mL、终体积 1 mL。
Unagi 参数
目标置换:98%
每循环去除:25%(30 psi)
起始浓度:30.99 ± 0.02 µg/mL
起始体积:4 mL
目标浓度:120 µg/mL
目标体积:1 mL
结果(Stunner + RiboGreen)
终浓度:137.68 ± 9.73 µg/mL
终体积:0.88 ± 0.03 mL
粒径:76.76 → 80.78 nm
PDI:0.09 → 0.06
包封效率:99.21 ± 0.37%
回收率:98.41 ± 3.01%
乙醇被去除后,粒径和 PDI 基本不变,包封效率保持 99% 以上,回收率 98%。终体积比 1 mL 的目标略少,终浓度相应高于 120 µg/mL 的目标。整个过程约 2 小时。
2.86E13 cp/mL AAV9-CMV-GFP(Virovek)稀释到 5E12 cp/mL,PBS pH 7.0 + 0.001% Pluronic F-68。2 mL 装入 30 kDa Una,目标置换 96%、浓缩到 1E13 cp/mL、终体积 1 mL,每循环去除 33%(15 psi)。前后对比用 Stunner 的 AAV Quant 应用。
AAV 参数 / 置换前 / 置换后
浓度 (cp/mL):置换前 4.93E12 ± 2.9E11;置换后 1.2E13 ± 3.6E11
体积 (mL):置换前 2.2 ± 0.03;置换后 0.98 ± 0.03
% exchanged:置换前 —;置换后 96.5 ± 0.1%
空/满比:置换前 21/79;置换后 18/82
空壳比例从 21% 略降到 18%,UL 推测与置换时去除了部分游离 DNA 有关。
5E11 cp/mL AAV9 在 PBS + 0.001% Pluronic F-68 中,12 mL 装入 30 kDa Una。分两步浓缩:先用 Reduce Sample Volume 从 12 mL 缩到 8 mL,再用 Concentrate Only 从 8 mL 缩到 1 mL,合计 12 倍。
AAV 参数 / 浓缩前 / 浓缩后
浓度 (cp/mL):浓缩前 5.00E11;浓缩后 5.9E12 ± 1.6E11
体积 (mL):浓缩前 8.1 ± 0.03;浓缩后 1.02 ± 0.02
空/满比:浓缩前 10/90;浓缩后 15/85
目标浓度 6.0E12 cp/mL,实测 5.9E12。空/满比从 10/90 变为 15/85,空壳比例有所上升。「浓缩前」体积是 Reduce Sample Volume 之后的实测值。
Salmon sperm DNA 2 mg/mL 在 Tris-EDTA pH 8.0 中,3 mL 装入 30 kDa Una。用 Nucleic Acid 预设参数,目标置换 96%、每循环去除 50%(60 psi)、浓缩到 6 mg/mL、终体积 1 mL。前后定量用 Stunner 的 UV/Vis 测量。
DNA 参数 / 脱盐前 / 脱盐后
浓度 (mg/mL):脱盐前 2.1 ± 0.006;脱盐后 6.7 ± 0.2
体积 (mL):脱盐前 3.3 ± 0.03;脱盐后 1 ± 0.02
% exchanged:脱盐前 —;脱盐后 96.7 ± 0.2%
这几个实验用的参数各不相同:AAV 用 15 psi、每循环去除 33%;LNP 用 30 psi、每循环去除 25%;核酸用 60 psi、每循环去除 50%。Unagi 按分子类型提供预设参数(如 DNA 实验用的 Nucleic Acid 预设),用户也可以自定义压力和去除速率。
在这 4 个实验的条件下,LNP 换液和浓缩后粒径、PDI 和包封效率基本不变。AAV 空壳比例在置换实验中略降,在稀释浓缩实验中有所上升。LNP 这一步约 2 小时,可以直接接在 Nunchuck 配制和 Stunner 表征之间,代替耗时的透析。
A. Nunchuck:微流控配制 LNP。B. Stunner:UV/Vis + DLS 表征。Unagi 在两者之间完成样品前处理。