LNP 药物开发最容易卡住的地方,是把实验室里跑通的工艺搬到 GMP 生产上,找到好配方倒在其次。换设备往往意味着重新优化工艺,浪费时间和材料。Sunny Suite 的三台设备(Sunscreen、Sunshine、Sunbather)用相同的泵送技术和同一系列的 Sunny 微流控芯片,让工艺参数从筛选到生产一路平移。为检验参数能否这样平移,用 Moderna Spikevax 配方(FLuc mRNA)在全部三台设备上跑了同一组条件,比较粒径、PDI 和 EE% 的跨设备一致性。
发现阶段要跑成百上千个配方,需要高通量和最小用量;开发阶段要精细优化工艺参数,需要灵活性和可重现性;生产阶段要连续输出升级的量,还要满足 GMP 合规。如果三个阶段用三种不同的设备,每次换设备都要重新验证工艺。LNP 是复杂的配方产品,粒径、分布和结构的微小变化都会影响药效。
药物开发各阶段对合成设备的需求:发现阶段配方数量多,但每个样品体积小。开发阶段工艺条件多,但规模逐渐增大。生产阶段配方已锁定,但产量要达到 10³ L/天(对应数千万剂/天)。
Sunny Suite 覆盖全流程:Sunscreen(筛选,96 孔板高通量)→ Sunshine(优化 + 临床前连续生产)→ Sunbather(GMP 级别制造,支持多台并行扩展产能)。
Sunny Suite 的设计逻辑是让三个阶段共享同一套核心技术(相同精度的注射泵、相同的 Sunny 微流控芯片)。这样在 Sunscreen 上筛出来的配方可以直接搬到 Sunshine 做工艺优化;在 Sunshine 连续模式下验证的参数可以直接搬到 Sunbather 做 GMP 生产,不需要重新摸条件。
GMP 生产对设备有额外要求:
Sunbather 逐项对应这些要求。它的流路完全可替换:泵阀、注射器、管路和 GMP 级 Sunny 芯片组成一套一次性流路,每批次之间更换或用清洗程序做 CIP,由用户决定。控制单元是适合生产环境的触控屏,软件符合 21 CFR Part 11,界面按少培训即可上手来设计。流路随附可提取物数据文档。
Sunbather:GMP 级 LNP 连续生产设备。一次性流路、触控屏操作、21 CFR Part 11 合规软件、IQ/OQ 服务包。
Sunbather 和 Sunshine 用同一套泵送技术和 Sunny 芯片,所以 Sunshine 连续模式定下的流速可以直接输入 Sunbather,不必重新优化。接上生物处理袋,输入在 Sunshine 上验证好的流速参数,即可启动连续生产。流速能否这样直接沿用,由后文的跨设备实验检验。
Sunshine 连续模式的运行数据:Sunny 490 Trident T,31 个取样点的粒径和 PDI。验证通过后,这组参数直接搬到 Sunbather。
Sunbather 软件界面:设定通道流速、总流速和流速比,点击 START 即开始连续生产。21 CFR Part 11 模式下记录完整审计轨迹。
Sunny Suite 三台设备共用同一系列 Sunny 微流控芯片。Sunny 用化学惰性玻璃制成,通道内壁粗糙度只有 Ra 约 5 nm,而注塑成型的塑料芯片通常在 1–3 µm,差了两到三个数量级。通道壁越光滑,物料越不容易附着在壁上积存。
不同的 Sunny 型号有不同的混合几何结构(如 Sunny 490 Trident T 的 HFF、Sunny 50 Micromixer 的类湍流),用户根据产品类型和目标流速选择合适的型号。同一型号的 Sunny 在 Sunscreen、Sunshine 和 Sunbather 上都能用。Sunbather 使用的是 GMP 级 Sunny,和配套流路一起作为一次性耗材提供,附带完整的材料可追溯性文档。
Sunny 100 X:化学惰性玻璃微流控芯片,通道内壁 Ra 约 5 nm。兼容 Sunscreen、Sunshine 和 Sunbather。
为了验证跨设备一致性,用 Moderna Spikevax 配方(FLuc mRNA 替代)在 Sunny Suite 全线设备上做了同一组实验:
所有样品用 DLS 测粒径和 PDI,RiboGreen 测 EE%。
四种条件下 LNP 粒径和 PDI 对比:Sunscreen、Sunshine(筛选/连续)和 Sunbather。
四种条件下 EE% 对比:从筛选到 GMP,工艺条件没有重新优化。
四种条件下,粒径都在 100 nm 左右,PDI 都低于 0.1,EE% 都在 95% 上下(数值读自上面两张图)。也就是说,在 Sunscreen 上用 800 µL 样品筛出来的配方,可以在 Sunbather 上用 GMP 流程直接做 60 mL。中间不需要重新摸工艺条件,因此省下了这一环节的时间和材料。
Sunny Suite 做合成,Stunner 做表征。Stunner 用 RADLS(旋转角度动态光散射)测粒径和分布,同一份 2 µL 样品还能同时测总 RNA 含量和颗粒浓度。进样是 96 孔格式,粒径、分布、浓度和 RNA 载量这几项关键质量属性(CQA)一次覆盖。从 Sunscreen 的筛选样品到 Sunbather 的 GMP 产品,同一台 Stunner 覆盖整个流程的质量检测。