了解辅料之间的相互作用能够释放RNA-脂质纳米颗粒在干粉制剂中的未被充分利用的潜力，从而实现其局部肺部递送

《Journal of Controlled Release》：Understanding excipient interactions unlocks untapped potential of RNA-lipid nanoparticles in dry powder formulations for local pulmonary delivery

本研究系统评估喷雾干燥对siRNA-LNPs理化完整性和生物活性的影响，发现脂质配方参数（如PEG辅助脂含量）显著影响干燥后纳米颗粒的膜结构重组及肺靶向性能，为稳定吸入式siRNA疗法提供关键设计依据。

　　
该研究聚焦于RNA疗法递送系统的关键工艺优化问题，重点探讨了脂质纳米颗粒（LNPs）喷雾干燥过程中的物理化学变化及其对肺靶向递送效能的影响。研究团队通过系统性实验设计，结合分子模拟与多维度表征技术，揭示了干燥工艺对纳米颗粒结构的深度重构作用，以及配方参数与生物性能之间的复杂关联。

在技术路线方面，研究采用四组不同PEG修饰比例的脂质纳米颗粒配方，通过含乳糖基质的喷雾干燥工艺，系统评估了干燥参数对纳米颗粒稳定性的影响。实验发现，PEG-lipid与辅助脂质的选择性组合会显著改变颗粒表面疏水性特性，这直接影响干燥过程中膜结构的相变行为。分子动力学模拟显示，乳糖分子与脂质头部基团通过氢键形成三维网状结构，有效缓冲了干燥过程中的热应力冲击。但值得注意的是，当PEG含量超过临界阈值（约15%摩尔比）时，脂质头部亲水基团与乳糖的相互作用会引发脂膜相分离，导致颗粒表面形成不连续的蛋白吸附层。

工艺参数优化方面，研究团队创新性地引入"梯度保护"概念。通过控制进风温度在105-115℃区间，结合乳糖浓度梯度（25%-75% w/w），实现了热敏感成分的渐进式保护。这种动态平衡策略有效抑制了纳米颗粒在干燥后期（颗粒停留时间超过30秒）可能发生的膜融合现象。实验数据显示，当乳糖浓度达到60%时，颗粒表面残留水分量减少42%，同时PEG-lipid的结晶抑制率提升至78%。

生物效价评估体系构建具有显著创新性。研究采用原位扩散模型模拟鼻腔-肺泡传输路径，发现经优化的LNPs配方（PEG-DMG2000/DSPC/胆固醇摩尔比3:6:1，乳糖浓度65%）在猪肺泡巨噬细胞模型中实现了72小时持续释放，较传统配方提升3.2倍。特别值得关注的是，当辅助脂质采用1,2-二硬脂酰-3-[(1Z)-4-苯基-3-丁炔基]-1-丙醇（DLCPC）替代常规成分时，RNA沉默效率从58%提升至89%，这可能与新型脂质的空间位阻效应有关，有效抑制了纳米颗粒在肺泡液中的聚集。

干燥工艺对纳米颗粒蛋白衣壳形成的调控机制是研究的重要突破点。通过荧光共振能量转移（FRET）技术追踪了脂质体表面蛋白结合动力学，发现乳糖浓度与蛋白吸附量呈非线性关系（最佳比例在65%-70%之间）。此时，糖分子既保持了膜结构的完整性，又通过空间位阻效应抑制了过多蛋白质的吸附，使衣壳蛋白组成趋向于具有高靶向性的低密度脂蛋白受体（LDL-R）富集状态。

临床前模型验证显示，经优化的 LNPs dry powder制剂在猪源肺泡灌洗液（BALF）中表现出优异的循环稳定性，3个月后粒径分布仍保持初始状态（P<0.01），而传统配方颗粒在干燥后6个月内出现52%的物理失效。更关键的是，在模拟肺通气的剪切力测试中（流速20 L/min，压力5 cmH2O），优化配方颗粒的渗漏率仅为0.8%，显著优于对照组的3.2%（p=0.003）。

该研究为RNA肺靶向递送系统开发提供了重要理论依据。首先，揭示了PEG-lipid与乳糖的协同保护机制：在PEG分子链中引入刚性芳环基团（如苯甲酰基），可增强与糖分子的氢键作用，这种结构特性使纳米颗粒在干燥过程中的机械强度提升37%。其次，建立了工艺参数与生物性能的映射模型，通过机器学习算法（随机森林模型）预测最佳配方组合，使开发周期缩短60%。最后，创新性地提出"双相稳定"理论，即通过控制脂质-糖复合物的结晶度（控制在45%-55%之间），在保证颗粒分散性的同时增强对蛋白吸附的物理屏障。

临床转化方面，研究团队开发了新型可调节乳糖载体系统。该系统包含三价乳糖衍生物（Lac3）与二价载体（Lac2）的复合结构，其中Lac3的羟基暴露度可调节至62%-78%，这种可调性使得不同患者群体（如儿童与成人）的肺泡表面张力差异（20-50 dyn/cm2）都能适配最佳稳定状态。临床前数据显示，在哮喘模型小鼠中，这种自适应配方使siRNA沉默效率达到92.3%，且未观察到任何免疫原性反应。

技术产业化路径方面，研究提出"四步递进"制造流程：①原料前处理阶段采用超临界CO2萃取技术，将脂质纯度提升至99.97%；②纳米颗粒制备引入微流控技术，使粒径分布标准差从0.85降至0.12；③喷雾干燥参数优化采用正交实验设计，确定关键因子排序为：进风温度（0.83）>乳糖浓度（0.72）>出风速度（0.65）；④干燥后处理环节开发低温等离子体活化技术，使颗粒表面zeta电位从-18.5 mV提升至-32.7 mV，显著增强肺泡巨噬细胞的吞噬效率。

在安全评估方面，研究首次系统解析了干燥工艺对纳米颗粒表面电荷分布的影响规律。通过同步辐射X射线荧光光谱分析发现，当乳糖浓度超过55%时，颗粒表面正电荷密度会异常增加，这可能源于糖分子与脂质头部阳离子基团的静电相互作用。通过引入新型辅助脂质（如9,12-二氢-10-氧代-四甘碳基-1-丙烯醇），成功将正电荷密度控制在安全阈值（<15 μC/cm2）内，同时保持不低于85%的RNA包封率。

该研究对RNA疗法产业化具有重要指导价值。首先，建立的全流程质量控制标准将生产批次间的性能差异从传统方法的±28%降至±7.3%；其次，开发的智能配方数据库已包含217种脂质-糖复合物组合，可自动匹配不同患者肺功能参数；最后，创新性地将微流控技术集成到喷雾干燥设备中，使纳米颗粒的粒径调控精度达到±50 nm以内，成本降低42%。

未来发展方向上，研究团队计划在以下方面深化：①开发基于机器学习的配方优化系统，实现从实验室到中试的参数迁移；②研究干燥过程中非热力学效应（如量子隧穿效应）对纳米颗粒稳定性的贡献；③探索3D打印技术在定制化呼吸粉剂中的应用。这些创新举措有望推动RNA肺靶向递送技术进入临床转化新阶段，为呼吸系统疾病（如COPD、肺纤维化）的基因治疗提供突破性解决方案。