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噴霧干燥技術制備裸 siRNA 干粉吸入劑
自從 RNA 干擾（RNAi）在 20 多年前被發(fā)現以來，利用這種基因沉默機制來治療疾病引起了科學家的關注。小干擾 RNA(siRNA) 是一類雙鏈 RNA 分子，長度為 20-25 個堿基對，類似于 miRNA，并且在 RNAi 途徑內操作。它干擾了表達與互補的核苷酸序列的特定基因的轉錄后降解的 mRNA，從而防止翻譯。因此它們可以被設計成沉默任何特定蛋白質的表達，通過 RNA 干擾沉默基因治療各種呼吸系統(tǒng)疾病，這已在動物和臨床研究中得到了廣泛的研究。siRNA 是一種親水性、帶負電荷的大分子，不能穿透生物膜，需要一個遞送載體來促進細胞攝取，以便 siRNA 在細胞中發(fā)揮其基因沉默作用。
在許多體內研究中，siRNA 與遞送載體結合，并通過靜脈給藥，遞送載體可保護 siRNA 免受核酸酶降解和血清蛋白結合。對于呼吸系統(tǒng)的局部效應，吸入是一種有利的給藥途徑。在酶活性低的作用位點可以實現高藥物濃度，其非侵入性提高了患者的依從性并降低了總治療成本。肺部給藥帶來的另一個吸引點是，可能不需要專門的給藥載體，而且裸 siRNA 可獲得令人滿意的基因沉默效果，這一點已在一些研究中得到證實。但關于 siRNA 的研究中，使用液體氣溶膠的研究相對較多，干粉可吸入制劑研究較為有限，本篇文獻中科學家重點研究了將裸 siRNA 以及和不同分散載體如甘露醇和L-亮氨酸通過噴霧干燥進行制劑來考察 siRNA 制備干粉可吸入制劑的可能性。
實驗材料和方法
表1 顯示采用超純水溶解制備甘露醇、L-亮氨酸、 HSDNA 和 siRNA 水溶液，所有溶液的總溶質濃度均為 1.5% w/v。
儀器參數：
BUCHI Mini Spray Dryer B-290 & B-296 形成閉環(huán)模式
加熱溫度80℃，吸氣率為90%（干燥氣流約35m3/h），進料速率 1.4ml/min,霧化氣體流量 742L/h。雙流體噴嘴，噴冒孔徑 1.5mm。料液進行霧化干燥，得到的干燥粉末通過旋風分離器收集到玻璃小瓶中，粉末樣品收集后室溫下保存在帶硅膠的干燥器中。將各粉體通過凝膠阻滯試驗、粒度檢測、SEM、XPS、PXRD 和 HPLC 等方式進行物理化學表征。
▲ BUCHI 噴霧干燥儀 B-290 & 296
結果
表2 通過激光衍射測量粉末的粒度，2% siRNA 的體積直徑較大，范圍為 2.6-8.0um，可見隨著配方中 L-亮氨酸含量的增加，粉末的粒徑減小。
▲ BUCHI Mini Spray Dry B-290 & 296
圖1 采用凝膠阻滯試驗檢測噴霧干燥后 siRNA 的結構完整性。所有三種粉體中的 siRNA 均保持完整，噴霧干燥后未觀察到降解。圖2 采用 HPLC 色譜檢測結果與凝膠阻滯測定結果一致，從噴霧干燥后造粒粉體中獲得的 siRNA 光譜和噴霧干燥前的相應料液中獲得的光譜幾乎相同（峰重疊）。圖3 通過 SEM 觀察粉體形態(tài)，無亮氨酸粉末顯示相對光滑的表面球形，隨著亮氨酸的增加，顆粒表面變粗糙，球形變差。當含有甘露醇和L-亮氨酸等質量制劑時，顆粒坍縮，失去球形。
結論
在這項研究中，香港大學和悉尼大學的科學家使用噴霧干燥技術將 siRNA 的裸形式配制成可吸入的干粉。研究了 siRNA 與甘露醇和 L-亮氨酸共混合后進行噴霧干燥造粒，過去沒有 siRNA 載量 ＞2% w/w 的吸入型 siRNA 粉劑（含遞送載體）的報道。同時 siRNA 經噴霧干燥后，即使沒有通常用于絡合或封裝保護的 siRNA 的遞送載體，也能成功保持其完整性；siRNA 粉末呈結晶狀，殘余水分低，這是穩(wěn)定配方的關鍵特征，但含水量都在 5%以下，說明噴霧干燥具有良好的工藝可行性。最后摻入 L-亮氨酸富集在顆粒表面，顯著促進了粉末的分散性，改善了 siRNA 粉末的霧化效果。并通過X射線光電子能譜檢測，結果表明，L-亮氨酸在顆粒表面富集，作為分散增強劑，能夠有效促進粉末的分散。再檢測的不同 siRNA 配方中，含 50% w/w L-亮氨酸的 siRNA 表現出最佳的空氣動力學性能，其高發(fā)射分數（EF）約為 80%，適度的細顆粒分數（FPF）約為 45%，對于干粉吸入劑具有很好實際參考意義。更重要的是，通過凝膠阻滯試驗和 HPLC 評估，成功地保留了 siRNA 的完整性，確保了藥物的活性！
使用瑞士步琦噴霧干燥技術，可以輕松獲得 1-5um 粒徑的粉末顆粒，同時瑞士步琦提供低溫條件下溫和干燥生物制劑樣品的多種解決方案，全新噴霧干燥儀 S-300 具有樣品溫度多重監(jiān)控和保護工藝設計，保護您的珍貴樣品，如需咨詢相關內容更多干燥產品信息，請聯系我們！
文獻來源
Inhaled powder formulation of naked siRNA using spray drying technology with L-leucine as dispersion enhancer
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