用于制备细胞膜或病毒膜以及纳米颗粒的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于制备纳米颗粒、细胞膜或病毒膜和/或经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的方法和系统，所述方法和系统使用或包括，尤其是多入口涡旋反应器、切向流过滤(TFF)和/或高剪切流体处理器，如微流化器(或微流化处理器)。本发明专利技术还涉及通过本发明专利技术方法和系统制备的所述纳米颗粒、细胞膜或病毒膜和/或经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒，以及所述纳米颗粒、细胞膜或病毒膜和/或经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的用途和/或应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备细胞膜或病毒膜以及纳米颗粒的方法和系统关于联邦资助研究的声明本专利技术是在国家科学基金会(NSF)拨款号1456104的政府支持下完成的。政府对本专利技术享有某些权利。对相关申请的交叉引用本申请要求2015年11月18日提交的美国临时专利申请62/257,161的优先权，出于所有目的，其内容通过引用整体并入本申请。专利
本专利技术涉及用于制备纳米颗粒、细胞膜或病毒膜和/或经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的方法和系统，特别地，所述方法和系统使用或包括多入口涡旋反应器、切向流过滤(TFF)和/或高剪切流体处理器，例如微流化器(或微流化器处理器)。本专利技术还涉及所述通过本专利技术方法和系统制备的纳米颗粒、细胞膜或病毒膜和/或经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒，以及所述纳米颗粒、细胞膜或病毒膜和/或经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的用途和/或应用。专利技术概述在一个方面，本专利技术提供了一种用于制备纳米颗粒的方法，所述方法包括：1)使用多入口涡旋反应器，将用于在有机溶剂和水相中形成纳米颗粒的材料混合，以形成包含所述纳米颗粒的组合物；和2)使所述组合物经受切向流过滤(TFF)，以从所述组合物中减少所述有机溶剂的量或者去除所述有机溶剂。在另一个方面，本专利技术提供了一种用于制备纳米颗粒的系统，所述系统包括：1)多入口涡旋反应器，所述多入口涡旋反应器被构造成将用于在有机溶剂和水相中形成纳米颗粒的材料混合，以形成包含所述纳米颗粒的组合物；和2)切向流过滤(TFF)系统，其被构造成从所述组合物中减少所述有机溶剂的量或者去除所述有机溶剂。还提供了通过上述方法和系统制备的纳米颗粒。在又一个方面，本专利技术提供了一种用于制备细胞膜或病毒膜的方法，所述方法包括：1)裂解细胞、细胞囊泡或病毒以获得组合物，所述组合物包含细胞膜或病毒膜以及非膜的细胞部分或病毒部分；和2)使所述组合物经受切向流过滤(TFF)以将所述细胞膜或病毒膜与所述非膜的细胞部分或病毒部分分离。在再一个方面，本专利技术提供了一种用于制备细胞膜或病毒膜的系统，所述系统包括：1)用于裂解细胞、细胞囊泡或病毒以获得组合物的装置，所述组合物包含细胞膜或病毒膜以及非膜的细胞部分或病毒部分；和2)切向流过滤(TFF)系统，其被构造成将所述细胞膜或病毒膜与所述非膜的细胞部分或病毒部分分离。还提供了通过上述方法和系统制备的细胞膜或病毒膜。在又一个方面，本专利技术提供了一种用于制备经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的方法，所述方法包括使用高剪切流体处理器，将包含非细胞材料的纳米颗粒内核与来源于细胞的细胞膜或来源于病毒的膜混合，以形成包含所述内核和外表面的纳米颗粒，所述外表面包含所述细胞膜或病毒膜。在又一个方面，本专利技术提供了一种用于制备经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的系统，所述系统包括：1)用于制备纳米颗粒核的系统，所述系统包括：a)多入口涡旋反应器，其被构造成将用于在有机溶剂和水相中形成纳米颗粒核的材料混合以形成包含所述纳米颗粒核的组合物；和b)切向流过滤(TFF)系统，其被构造成从所述组合物中减少所述有机溶剂的量或者去除所述有机溶剂；2)用于制备细胞膜或病毒膜的系统，所述系统包括：a)用于裂解细胞、细胞囊泡或病毒以获得组合物的装置，所述组合物包含细胞膜或病毒膜以及非膜的细胞部分或病毒部分；和b)切向流过滤(TFF)系统，其被构造成将所述细胞膜或病毒膜与所述非膜的细胞部分或病毒部分分离；和3)高剪切流体处理器，其被构造成将包含所述材料的所述纳米颗粒内核与来源于细胞的所述细胞膜或来源于病毒的膜混合，以形成包含所述内核和外表面的纳米颗粒，所述外表面包含所述细胞膜或病毒膜。还提供了通过上述方法和系统制备的经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒。进一步提供了包含所述经细胞膜或病毒膜包被的纳米粒子的各种组合物，以及所述经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒的用途。在一些方面，本公开涉及2013年3月14日提交的美国申请系列号13/827,906、2012年5月24日提交的并公开为WO2013/052167A2的国际申请PCT/US2012/039411，以及2011年6月2日提交的美国临时申请系列号61/492,626。上述申请的内容通过引用整体并入本申请。附图简述图1显示了示例性的经细胞膜或病毒膜包被的纳米颗粒(纳米海绵)的生产过程流程图。可以对包括纳米颗粒核的制备、红细胞膜的纯化和颗粒-膜的融合在内的每个主要部分单独地优化，以用于方法的整合。所述方法可分为三个步骤：(1)膜的导出，其中红细胞(RBC)经过低渗处理来释放细胞内容物，并用切向流过滤(TFF)将膜分离；(2)核的制造，其中通过将聚合物溶解在有机溶剂中，随后用TFF进行溶剂置换，来制造纳米海绵核；和(3)膜的包被，其通过使用均化器(例如，微流化器)进行高剪切处理而实现。图2显示了示例性的聚合物核的生产过程。(A)多入口涡旋反应器(MIVR)装置的示意性工作机制。将溶解在有机溶剂和水相中的聚合物装填进入有助于纳米颗粒自组装的环形反应室中。从出口处收集得到所得的纳米颗粒。(B-C)用MIVR生产聚合物核。在生产过程中，有机相的流速为4mL/min，水的流速为20mL/min，并且聚合物浓度为1mg/mL。所述核的特征在于其在(B)中的流体动力学粒度和在(C)中的多分散指数(PDI)。结果来自4次独立的批次运行。图3显示了示例性的经由连续切向流过滤(TFF)方法对聚合纳米颗粒(NP)核的纯化方法(缓冲液交换)的规模化，并且测试研究了NP核的损失。检测了每轮用TFF渗滤之后，保留物和渗出物溶液中负载荧光染料的NP核的(A)粒度和(B)荧光强度。没有检测到NP核或聚合物的损失。(C)当在TFF系统中使用30kD临界值的中空纤维过滤器时，在不同进料速率下测定了时间、进料压力和保留物压力。图4显示了在将MIVR与TFF连接后所生产的示例性聚合物核。用NS500检测流体动力学粒度。当聚合物在乙腈中的浓度保持在2mg/mL，乙腈流速保持在40mg/mL，并且水的流速保持在120mg/mL时，颗粒核表现出最小的粒度和单分散性。图5显示了示例性的经由连续TFF方法进行的可规模化的RBC膜纯化方法。(A)当在TFF系统中使用具有0.2μm临界值的中空纤维过滤器时，在不同的进料速率下测量了时间、进料压力和保留物压力。(B)在每轮纯化过程之后渗出物溶液的代表性图像。(C)在每轮纯化过后渗出物和膜中的血红蛋白吸光度。图6显示了示例性的洁净室布局。两个C级(ISO7)房间将被用来安置用于纳米海绵制造的A级(ISO5)工作站。所述洁净室还配备了更衣区和风淋区。图7显示了制造纳米海绵核的两个示例性的主要步骤和设置以及相应的分析方法。图8显示了示例性的核生产设置。图9显示了示例性的RBC膜导出过程。(A)示意图，其描绘了通过膜破坏(低渗处理)和TFF洗涤制备RBC膜的过程。(B)示意图，其描绘了经由TFF进行的RBC膜的纯化。经渗透破坏的RBC将持续流过中空纤维过滤器，所述中空纤维过滤器从所述RBC膜影中去除细胞内蛋白质。(C)使用TFF系统从红细胞(左图)导出纯化的RBC膜(右图)。(D)基于吸光值对血红蛋白含量的定量显示了～99％的纯化效率。图10显示了制造红细胞膜的示例性的主要步骤。图11显示了(A)通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备纳米颗粒的方法，所述方法包括：1)使用多入口涡旋反应器，将用于在有机溶剂和水相中形成纳米颗粒的材料混合，以形成包含所述纳米颗粒的组合物；和2)使所述组合物经受切向流过滤(TFF)，以从所述组合物中减少所述有机溶剂的量或者去除所述有机溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 US 62/257,1611.一种用于制备纳米颗粒的方法，所述方法包括：1)使用多入口涡旋反应器，将用于在有机溶剂和水相中形成纳米颗粒的材料混合，以形成包含所述纳米颗粒的组合物；和2)使所述组合物经受切向流过滤(TFF)，以从所述组合物中减少所述有机溶剂的量或者去除所述有机溶剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料是聚合物。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物选自下组：聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚赖氨酸、聚谷氨酸和疏水性聚合物，所述疏水性聚合物在从有机溶剂切换到水相(例如，水)时发生卷曲。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合物是聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述材料具有范围为约0.01mg/mL至约40mg/mL的水平。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述有机溶剂被构造成溶解所述材料(例如，聚合物)，并且可与水混溶，如乙腈和丙酮。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述有机溶剂是乙腈。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述有机溶剂具有范围为约1％(v/v)至约50％(v/v)的水平。9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述水相包含水或水基缓冲液，例如，PBS。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述多入口涡旋反应器包括反应室和多个切向排布的入口，通过所述入口将用于在有机溶剂和/或水相中形成纳米颗粒的材料注射进入所述反应室。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多入口涡旋反应器包括圆柱形反应(混合)室，所述多个入口在所述圆柱形反应(混合)室处汇合。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述多入口涡旋反应器包括四个切向排布的入口，通过所述入口将用于在有机溶剂和/或水相中形成纳米颗粒的材料注射进入所述反应室。13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述有机溶剂相具有范围为约1mL/分钟至约1,000mL/分钟的流速。14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述水相具有范围为约1mL/分钟至约1,000mL/分钟的流速。15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中在范围为约0℃至环境温度的温度下进行步骤1)和/或2)。16.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中在环境温度下进行步骤1)和/或2)。17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其中所述纳米颗粒具有约10nm至约10μm的流体动力学粒度或直径。18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述纳米颗粒具有约0.1至约0.7的多分散指数(PDI)。19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其中使用TFF系统进行所述TFF，所述TFF系统包括进料容器，过滤装置和收集装置，所述进料容器经由所述过滤装置上的入口与所述过滤装置处于流体连通，所述过滤装置经由所述过滤装置上的渗出物出口与所述收集装置处于流体连通，并且所述过滤装置经由所述过滤装置上的保留物出口与所述进料容器处于流体连通。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述过滤装置是以下形式的：筒式，盒式或含有中空纤维过滤器的柱式。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述过滤装置包括滤膜，所述滤膜具有范围为约1nm至约500nm的孔径。22.根据权利要求1-21中任一项所述的方法，其中经由渗滤方法进行所述TFF。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述渗滤方法是连续的、不连续的或顺序的渗滤方法。24.根据权利要求22或23所述的方法，其中经由渗滤方法的多个循环(例如，连续渗滤方法的多个循环)进行所述TFF。25.根据权利要求19-24中任一项所述的方法，其中经由所述过滤装置上的保留物出口收集所述纳米颗粒。26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其中使用范围为约0.1mL/分钟至约1,000mL/分钟的进料速率进行所述TFF。27.根据权利要求1-26中任一项所述的方法，其中使用范围为约0.1psi至约100psi的进料压力进行所述TFF。28.根据权利要求1-27中任一项所述的方法，其中使用范围为约0.1psi至约100psi的保留物压力进行所述TFF。29.根据权利要求1-28中任一项所述的方法，其中针对一个生产批次，在范围为约10分钟至约10小时的时间内进行所述TFF。30.根据权利要求1-29中任一项所述的方法，其中所述TFF用于从所述组合物中减少所述有机溶剂的量。31.根据权利要求1-29中任一项所述的方法，其中所述TFF用于从所述组合物中去除所述有机溶剂。32.根据权利要求1-29中任一项所述的方法，其中所述TFF用于从所述组合物中去除约50％至约99.9999％的所述有机溶剂。33.根据权利要求1-32中任一项所述的方法，其中所述TFF用于将所述纳米颗粒浓缩和/或富集到约1倍至约100倍。34.根据权利要求1-33中任一项所述的方法，其用于针对一个生产批次以范围为约0.1g/小时至约1,000g/小时的生产速率制备所述纳米颗粒。35.一种纳米颗粒，所述纳米颗粒通过权利要求1-34中任一项所述的方法制备。36.一种用于制备纳米颗粒的系统，所述系统包括：1)多入口涡旋反应器，所述多入口涡旋反应器被构造成将用于在有机溶剂和水相中形成纳米颗粒的材料混合，以形成包含所述纳米颗粒的组合物；和2)切向流过滤(TFF)系统，其被构造成从所述组合物中减少所述有机溶剂的量或者去除所述有机溶剂。37.一种用于制备细胞膜或病毒膜的方法，所述方法包括：1)裂解细胞、细胞囊泡或病毒以获得组合物，所述组合物包含细胞膜或病毒膜以及非膜的细胞部分或病毒部分；和2)使所述组合物经受切向流过滤(TFF)以将所述细胞膜或病毒膜与所述非膜的细胞部分或病毒部分分离。38.根据权利要求37所述的方法，其中所述细胞、细胞囊泡或病毒是使用低渗处理、超声处理、剪切力(弗氏细胞压碎器)或氮气减压室裂解的。39.根据权利要求37或38所述的方法，其中在步骤1)中，裂解细胞或细胞囊泡以获得组合物，所述组合物包含细胞膜和非膜的细胞部分。40.根据权利要求37所述的方法，其中在步骤1)中，所述细胞或细胞囊泡来源于单细胞生物或多细胞生物。41.根据权利要求40所述的方法，其中所述多细胞生物是脊椎动物、非人哺乳动物或人。42.根据权利要求40或41所述的方法，其中所述细胞是血细胞。43.根据权利要求42所述的方法，其中所述血细胞是红细胞、白细胞或血小板。44.根据权利要求42或43所述的方法，其中所述细胞或细胞囊泡来源于肿瘤细胞、癌细胞、免疫细胞、干细胞、内皮细胞、外泌体、分泌囊泡或突触囊泡。45.根据权利要求37-44中任一项所述的方法，其中所述细胞膜是质膜、细胞内膜或细胞囊泡的膜。46.根据权利要求37-44中任一项所述的方法，其中所述细胞膜是来源于血细胞的质膜。47.根据权利要求37或38所述的方法，其中在步骤1)中，裂解病毒以获得组合物，所述组合物包含病毒膜和非膜的病毒部分。48.根据权利要求37-44中任一项所述的方法，其中所述非膜的细胞部分或病毒部分选自下组：细胞器、病毒颗粒、分子以及其聚集体或复合体。49.根据权利要求48所述的方法，其中所述细胞器选自下组：细胞核、线粒体、叶绿体、核糖体、ER、高尔基体、溶酶体、蛋白酶体、分泌囊泡、液泡和微粒体。50.根据权利要求48所述的方法，其中所述分子选自下组：无机分子、有机分子及其复合物。51.根据权利要求50所述的方法，其中所述有机分子选自下组：氨基酸、肽、多肽、蛋白质、核苷、核苷酸、寡核苷酸、多核苷酸、核酸、维生素、单糖、寡糖、碳水化合物、脂质及其复合物。52.根据权利要求37-51中任一项所述的方法，其中使用TFF系统进行所述TFF，所述TFF系统包括进料容器、过滤装置和收集装置，所述进料容器经由所述过滤装置上的入口与所述过滤装置处于流体连通，所述过滤装置经由所述过滤装置上的渗出物出口与所述收集装置处于流体连通，并且所述过滤装置经由所述过滤装置上的保留物出口与所述进料容器处于流体连通。53.根据权利要求52所述的方法，其中所述过滤装置是以下形式的：筒式，盒式或含有过滤器的柱式。54.根据权利要求53所述的方法，其中所述过滤装置包括滤膜，所述滤膜具有范围为约1nm至约500nm的孔径。55.根据权利要求37-54中任一项所述的方法，其中通过渗滤方法进行所述TFF。56.根据权利要求55所述的方法，其中所述渗滤方法是连续的、不连续的或顺序的渗滤方法。57.根据权利要求55或56所述的方法，其中经由渗滤方法的多个循环(例如，连续渗滤方法的多个循环)进行所述TFF。58.根据权利要求52-57中任一项所述的方法，其中经由所述过滤装置上的保留物出口收集所述细胞膜或病毒膜。59.根据权利要求37-58中任一项所述的方法，其中使用范围为约0.1mL/分钟至约1,000mL/分钟的进料速率进行所述TFF。60.根据权利要求37-59中任一项所述的方法，其中使用范围为约0.1psi至约100psi的进料压力进行所述TFF。61.根据权利要求37-60中任一项所述的方法，其中使用范围为约0.1psi至约100psi的保留物压力进行所述TFF。62.根据权利要求37-61中任一项所述的方法，其中针对一个生产批次，在范围为约10分钟至约10小时的时间内进行所述TFF。63.根据权利要求37-62中任一项所述的方法，其中所述TFF用于减少非膜的细胞部分或病毒部分和/或有机溶剂的量。64.根据权利要求37-62中任一项所述的方法，其中所述TFF用于去除非膜的细胞部分或病毒部分和/或有机溶剂。65.根据权利要求37-64中任一项所述的方法，其中所述TFF用于去除约50％至约99.9999％的所述非膜的细胞部分或病毒部分和/或有机溶剂。66.根据权利要求37-65中任一项所述的方法，其中所述TFF用于将所述细胞膜或病毒膜浓缩和/或富集到约1倍至约100倍。67.根据权利要求37-66中任一项所述的方法，其用于针对一个生产批次以范围为约1g(以蛋白质含量测得)/小时至约5kg(以蛋白质含量测得)/小时的生产速率制备所述细胞膜或病毒膜。68.根据权利要求37-67中任一项所述的方法，其用于制备所述来源于红细胞的细胞膜。69.根据权利要求68所述的方法，其用于将所述红细胞膜与来源于红细胞的非膜的细胞部分分离。70.根据权利要求69所述的方法，其中所述非膜的细胞部分是来源于红细胞的蛋白质。71.根据权利要求70所述的方法，其中所述来源于红细胞的蛋白质是血红蛋白。72.根据权利要求68-71中任一项所述的方法，其中所述TFF用于去除约50％至约99.9999％的红细胞蛋白，例如，血红蛋白。73.根据权利要求68-72中任一项所述的方法，其中所述TFF用于将所述红细胞膜浓缩和/或富集到约1倍至约100倍。74.根据权利要求68-73中任一项所述的方法，其用于针对一个生产批次以范围从约1g(以蛋白质含量测得)/小时至约5kg(以蛋白质含量测得)/小时的生产速率制备所述红细胞膜。75.根据权利要求37-74中任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：高巍伟，胡哲銘，
申请(专利权)人：阿瑞萨生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US