同一组 PolyA-SM-102 LNP 流速实验,在 Sunshine Single、Lite 和完整版上做出的粒径和 PDI 在 6 mL/min 以上误差范围内一致,EE% 均超过 98%。这对载荷早期测试很重要:候选核酸载荷(RNA 或 DNA)要频繁装入纳米颗粒做体外和体内测试,构建物种类多、每个分子都宝贵,用量越少越好。
Sunshine 有三种硬件配置来匹配不同阶段的需求。三种配置最低都做 400 µL,Sunshine Single 最简单。Sunshine Lite 增加了自动收集、小体量筛选模式的自动化序列实验和连续生产。Sunshine 完整版再加上在线稀释。三种配置共用同一套泵送技术和 Sunny 芯片,随时可以从 Single 升级到 Lite 再升级到完整版,不需要换仪器。
比较方法是在每种配置上用 PolyA-SM-102 LNP 做同一组流速实验,考察粒径、EE% 和通量。
纳米药物开发流程:载荷和配方开发阶段需要大量构建物的快速包封(Screen → Optimize → Produce),临床试验和商业化阶段需要 GMP 级别连续生产。
从左到右:Sunshine Single(手动进样、简化流路)、Sunshine Lite(自动收集 + 小体量筛选模式 + 连续生产)、Sunshine 完整版(Lite 功能 + 在线稀释)。三者共用 Sunny 芯片和泵送技术,可按需升级。
功能 / Single / Lite / 完整版
最低样品体积:Single 400 µL;Lite 400 µL;完整版 400 µL
自动收集:Single —;Lite ✓;完整版 ✓
连续生产模式:Single —;Lite ✓;完整版 ✓
小体量筛选模式(自动序列实验):Single —;Lite ✓;完整版 ✓
在线稀释:Single —;Lite —;完整版 ✓
适用阶段:Single 载荷早期测试;Lite 条件探索 + 生产;完整版 工艺优化 + 生产
三种配置的最低样品体积相同,区别在自动化程度和在线稀释。
实验条件
配方:Spikevax 配方,SM-102:DSPC:Chol:DMG PEG-2000(50:10:38.5:1.5 摩尔比),总脂质浓度 6.2 mg/mL,乙醇溶液。
载荷:PolyA(Sigma Aldrich)/ 50 mM 醋酸缓冲液 pH 4.50,N/P = 6。
FRR:3:1(水相:有机相)。驱动液:50 mM 醋酸缓冲液 pH 4.0(水相)/ 乙醇(有机相)。
Sunny:190 X(全部实验)。
收集:流速筛选实验中,每个样品总体积 1000 µL,头尾各切 100 µL,实际收集 800 µL。后文收集体积实验的口径不同:「1000+」指收集 1000 µL、总进样 1200 µL。
DLS:Stunner RADLS,7 角度,mass mean PkOI,三次重复(每次 = 3 次 DLS 测量的均值)。误差棒 = 三次独立实验的 SD。
EE%:Invitrogen Quant-it RiboGreen,1% Triton X 裂解,FLUOstar Omega。
在 Sunny 190 X 上,PolyA-SM-102 LNP 的粒径随 TFR 从 2 mL/min 的约 170 nm 降到 12 mL/min 的约 85 nm。粒径下降趋势在 6 mL/min 附近出现拐点。低于 6 mL/min 时粒径随流速稳定下降(纯层流区间)。高于 6 mL/min 后粒径趋于平稳,停在约 85 nm(流体从层流过渡到类湍流,混合时间不再随流速线性缩短)。
6 mL/min 及以上,三种 Sunshine 配置的粒径和 PDI 都在误差范围内一致,设备配置不同不影响微流控混合的效果。低于 6 mL/min 的层流区间,配置之间的粒径差距更大。
PolyA-SM-102 LNP 粒径(柱状图)和 PDI(点)随 TFR 变化,三种 Sunshine 配置并排对比。Sunny 190 X,FRR 3:1。54 个实验在一天内用同一块 Sunny 完成。n=3,误差棒 = SD。
通量方面,完整版和 Lite 在这组实验中把 6 个不同流速的实验排成自动化序列,从单次试剂加载到全部完成只需 10 分钟(含实验间自动清洗)。Sunshine Single 每个实验独立运行,单个实验不到 5 分钟。图中的 54 个实验(18 个条件 × 3 次重复)全部在一天内完成,表征由 Stunner 同步完成。
PolyA 作为编码 RNA 的替代物,测试 LNP 的包封能力。三种 Sunshine 配置在全部流速下的 EE% 均超过 98%。这个一致性来自两方面:自动化的实验执行消除了人工操作差异;三种配置用的又是同一款 Sunny 芯片,混合几何结构相同。
三种 Sunshine 配置在不同 TFR 下的 EE%。全部超过 98%。RiboGreen 法,n=3。
核酸载荷合成成本高,早期测试阶段用量越少越好。三种 Sunshine 配置都支持最低 400 µL 的实验体积(100 µL 脂质乙醇溶液 + 300 µL RNA 缓冲液)。在 TFR 10 mL/min 下,比较了 Sunshine 完整版和 Sunshine Single 在不同收集体积(1000、600、400 µL)下有无 100 µL 头尾切的粒径和 PDI。Sunshine Lite 和完整版共享同一流路,数据等同,未重复展示。
大体积(1000、600 µL)下有无头尾切的粒径差异很小。400 µL 不加头尾切时粒径略有增大,可能是样品段和驱动液之间的扩散稀释效应。加上 100 µL 头尾切后,400 µL 的粒径和大体积一致。对于自动化序列实验(完整版 / Lite),建议收集体积不低于 1 mL 以减少驱动液分散的影响。
不同收集体积(1000/600/400 µL)有(+)无(−)100 µL 头尾切时的粒径和 PDI 对比。Sunshine 完整版 vs Sunshine Single,TFR 10 mL/min。400 µL 无头尾切时粒径略增,加头尾切后恢复一致。
头尾切示意:1000+ 表示总进样 1200 µL(样品 1000 µL + 头切 100 µL + 尾切 100 µL),实际收集 1000 µL;1000− 表示总进样即收集 1000 µL,不切头尾。
既然在 6 mL/min 以上配置不影响 LNP 质量,就按研发阶段选配置。早期载荷开发用 Sunshine Single:每个构建物只需 400 µL 就能快速包封并交给 Stunner 表征。工艺探索和临床前生产选 Sunshine Lite 或完整版,它们多了自动序列实验和连续生产,完整版再加在线稀释。三者共用 Sunny 芯片和泵送技术,工艺参数在配置之间直接平移。从 Single 升级到完整版只需添加硬件模块,不换仪器主体。