纳米颗粒是一种特殊结构，尺寸通常在1至100纳米之间。该术语有时也指尺寸更大（可达500纳米）的颗粒，或至少在两个维度上小于100纳米的纤维和管状物。由于其纳米级尺寸和高表面积与体积比，纳米颗粒被广泛用于诊断、药物递送系统和治疗领域。常见的纳米颗粒例子包括脂质纳米颗粒（LNPs）、脂质体、内源性纳米颗粒（外泌体）、金属纳米颗粒（MNPs）以及聚合物纳米颗粒。
典型的纳米颗粒生产工艺流程包括四个关键步骤：合成、收获、纯化和最终制剂。纳米颗粒可通过物理、化学和生物方法合成，每种方法都能为控制颗粒大小、形状和组成提供独特优势，以适应特定应用。
合成后，纳米颗粒通过离心、蒸发、超滤或沉淀等方法进行收获，随后进行纯化。考虑到下游应用的稳定性、结构完整性和有效性，纳米颗粒使用透析、色谱或超滤等技术进行制剂。因此，在选择收获和最终制剂方法时，时间效率、可扩展性、收率和温和性等因素至关重要。
纳米颗粒生产流程
表1和表2展示了纳米颗粒收获和最终制剂的各种技术，其中超滤法脱颖而出，成为最合适的方法。然而，尽管超滤是一种常用方法，使用死端设备的超滤（称为死端过滤或DEF）受限于过滤速率低、可扩展性挑战、频繁样品损失以及需要手动干预。
相比之下，采用切向流过滤（TFF）形式的超滤提供了更高的过滤速率和可扩展性。然而，传统的TFF系统通常体积庞大且滞留体积高，不适合实验室规模的应用。为了克服这些限制，Formulatrix公司开发了µPulse®——一款专为实验室规模的样品浓缩和缓冲液更换而设计的自动化、微型化TFF系统。
| 考量因素 | 沉淀法 | 离心法 | 蒸发法 |
超滤法 死端过滤 TFF |
|---|---|---|---|---|
| 温和性 | 中 | 中 | 低 | 中 高 |
| 可放大性 | 中 | 中 | 中 | 中 高 |
| 时间效率 | 低 | 低 | 低 | 低 高 |
| 成本效益 | 低 | 高 | 中 | 中 高 |
表1. 纳米颗粒收获方法对比
| 考量因素 | 透析法 | 色谱法 |
超滤法 死端过滤 TFF |
|---|---|---|---|
| 温和性 | 高 | 高 | 中 高 |
| 可放大性 | 中 | 中 | 中 高 |
| 时间效率 | 低 | 低 | 低 高 |
| 成本效益 | 中 | 中 | 中 高 |
表2. 纳米颗粒制剂方法对比
使用 µPulse - TFF 系统处理纳米颗粒
µPulse 是一款自动化、微型化的 TFF 系统，专为实验室规模应用设计。它非常适合于纯化各种纳米颗粒，包括 LNPs、脂质体、外泌体、MNPs 和聚合物纳米颗粒。
通过将微流体泵技术与 TFF 相结合，整个流体路径在过滤芯片上实现了微型化。这将滞留体积减少到仅 0.65 毫升，确保了最高的滞留回收率。过滤芯片提供经修饰的聚醚砜（mPES）和再生纤维素（RC）膜，这些膜具有低污染特性，并与多种样品类型兼容。
µPulse 提供可定制的参数，如操作压力和泵设置，以优化各种纳米颗粒的处理。此外，与死端离心装置相比，它以无人值守的方式将样品处理速度提高了 4 倍。
使用 aµtoPulse - TFF 系统进行纳米颗粒的高通量处理
aµtoPulse® 是一款全自动、高通量的 TFF 系统，拥有全球最低的滞留体积，仅为 250 µL。每次运行可处理多达 54 个样品，最多可并行处理 4 个样品。设计灵活，可处理 0.5 mL 至 100 mL 的起始体积，并能将样品浓缩至 250 µL，精度为 ±25 µL。该系统支持多达四个外部缓冲液输入或板载锥形管，可实现自动化的多缓冲液透析过滤。
采用双泵的先进芯片设计，其渗透物流速比 µPulse 快 1.7 倍，同时最大限度地减少了剪切力，这对于 LNP 等敏感纳米颗粒尤为重要。芯片提供 mPES（5-300 kDa）和 RC（5-100 kDa）膜，确保与广泛的样品兼容。
每个工作站提供独立的跨膜压力（0-32 psi）调节和监测，使用户能够完全控制过程的温和性与效率。直观的基于浏览器的软件支持远程方案设置、监控和控制，并提供符合 21 CFR Part 11 法规（适用于 GMP 环境）的安全数据管理。
网络研讨会
了解如何使用 µPulse 以快速、单步、无人值守的方式处理银纳米颗粒。
学习使用 µPulse 进行外泌体收获和最终制剂的快速、温和、自动化方法。
应用手册
了解 µPulse - TFF 系统如何通过温和、快速的处理简化外泌体收获，保持颗粒完整性、增强功能性、减少手动步骤并加速实验室规模工作流程。