振动筛雾化器气雾化LNP-mRNA的肺部递送：聚焦理化性质变异机制与深度解析

为解决LNP-mRNA经振动筛雾化器（VMN）雾化后理化性质不稳定的问题，研究人员系统研究了高频率网格振动（HFMV）和惯性撞击对LNP-mRNA粒径、多分散指数（PDI）、zeta电位（ZP）和包封率（EE）的影响。结果表明，HFMV导致LNP-mRNA粒径显著增大（215–363 nm vs. 116–130 nm）、PDI升高（>0.33 vs. <0.27），但EE提升至～99% w/w，揭示了剪切应力诱导的LNP融合是核心机制。该研究为开发吸入式mRNA药物提供了关键理论依据。

　　

论文解读

在新冠mRNA疫苗成功应用的背景下，肺部递送mRNA以激活黏膜免疫成为研究热点。然而，传统肌肉注射仅能诱导全身免疫，无法阻断病毒在呼吸道早期的定植。相比之下，肺部递送的LNP-mRNA可激发局部抗体分泌和组织驻留T细胞反应，从源头阻断感染。但振动筛雾化器（VMN）雾化过程中的高频率网格振动（HFMV）会产生强剪切应力，导致LNP-mRNA粒径增大、结构不稳定，严重制约其临床应用。

为破解这一难题，来自英国的研究团队通过系统分析LNP-mRNA在雾化前后的理化性质变化，结合惯性撞击实验，首次揭示了剪切应力诱导LNP融合的分子机制。研究采用动态光散射（DLS）测定粒径和PDI，RiboGreen?荧光法检测EE，zeta电位分析仪评估表面电荷，并利用新一代撞击器（NGI）模拟肺部沉积。

研究结果

1. 雾化对LNP-mRNA粒径和PDI的影响：HFMV使LNP-mRNA粒径从116-130 nm增至215-363 nm（p<0.05），PDI从<0.27升至>0.33，且低氮磷比（N/P=2）时增幅最大（190%）。
2. 表面电荷与包封率的变化：雾化后ZP从2.6-7.7 mV升至11-14 mV，EE从～91%提升至～99%，凝胶阻滞实验证实mRNA从LNP表面迁移至内部。
3. 体外沉积特性：NGI显示>54% w/w气雾沉积于下呼吸道，其中>28.5% w/w可达肺泡区，且N/P=2时肺泡沉积率最高（40.5%）。
4. 惯性撞击的附加效应：撞击速度从2.23 m/s增至7.70 m/s时，LNP-mRNA粒径进一步增大（如N/P=2从285 nm增至598.5 nm），证实剪切应力累积效应。

讨论与意义
研究首次提出“剪切诱导LNP融合”模型：HFMV通过破坏脂质双层结构，促使相邻LNP通过“stalk机制”融合，而表面电荷（ZP≥4.5 mV）可部分抑制该过程。这一发现为优化LNP配方（如提高ZP、调整胆固醇含量）和开发低剪切雾化设备（如微流控平台）提供了理论支撑。论文发表于《International Journal of Pharmaceutics》，为突破吸入式mRNA制剂的稳定性瓶颈奠定了重要基础。