L-亮氨酸作为分散性增强剂对干粉流感疫苗吸入性能及免疫原性的影响机制研究

为解决干粉疫苗制剂在气溶胶化过程中面临的分散性差、热稳定性不足等关键问题，McMaster University研究团队通过喷雾干燥技术开发了含L-亮氨酸(13 wt%)的乳糖/海藻糖二元基质流感疫苗(LLT)。研究表明，L-亮氨酸使颗粒质量中值空气动力学直径(MMAD)降低64%，细颗粒分数(FPF)提升116%，并在45°C下保持24小时稳定性，小鼠模型证实其能诱导保护性血凝抑制(HAI)抗体滴度(≥40)，为开发耐高温、可吸入的干粉疫苗提供了新策略。

　　

呼吸道传染病防控面临疫苗冷链运输和注射接种的双重挑战。传统流感疫苗需严格冷藏保存，且通过肌肉注射仅能诱导系统性免疫，无法有效激活呼吸道黏膜免疫屏障。喷雾干燥技术能将生物制剂（如病毒疫苗）包埋在糖基质中制成耐高温的干粉形式，但现有干粉疫苗存在颗粒团聚、气溶胶化效率低等问题，导致肺部递送效果不佳。L-亮氨酸作为食品和药物工业中常用的分散性增强剂，可改善颗粒表面特性，但其对疫苗生产全链条（从制剂加工到体内免疫应答）的综合影响尚未系统评估。

McMaster University的研究团队以甲型流感病毒（A/Puerto Rico/8/1934 H1N1）为模型，开发了含13% L-亮氨酸的乳糖/海藻糖(LLT)干粉疫苗，并与无亮氨酸的对照制剂(LT)进行系统比较。研究采用喷雾干燥法制备颗粒，通过扫描电镜(SEM)和激光衍射分析形貌特征，新一代撞击器(NGI)评估气溶胶性能，流式细胞术检测病毒活性，并利用定制气管内给药装置在小鼠模型中验证免疫原性。

3.1 粉末特性影响
含L-亮氨酸的LLT制剂产率提高27%（56% vs 44%），形成表面褶皱的球形颗粒（D₅₀=3.4 μm），显著小于LT制剂的团聚颗粒（D₅₀=24 μm）。这种形貌改变源于亮氨酸在喷雾干燥过程中优先结晶形成疏水外壳，减少颗粒间接触面积。

3.2 气溶胶性能优化
LLT制剂的MMAD降至3.6 μm（LT为10 μm），FPF/ED提升至41%（LT仅19%）。NGI分级显示LLT颗粒在模拟人体下呼吸道（第3-6级）的沉积量增加77%，证实亮氨酸能促进深肺部递送。

3.3 病毒活性保持
两种制剂的新鲜干燥粉末病毒活性损失相当（<0.5 log），45°C加速老化24小时后仍保持活性，而液态病毒12小时即完全失活。亮氨酸可能通过降低病毒在气溶胶界面的暴露来减轻热应力损伤。

3.4 动物免疫效果
通过3D打印小鼠气管模型验证，LLT制剂的递送剂量达74%（LT仅43%）。小鼠气管内吹入后，存活个体产生HAI抗体滴度≥40，符合WHO保护阈值，证实亮氨酸未阻碍病毒转染和免疫应答。

该研究首次系统证明L-亮氨酸作为干粉疫苗辅料的多重优势：提升生产效率、优化肺部沉积、保持生物活性并最终诱导保护性免疫。特别值得注意的是，13%的亮氨酸添加量在增强分散性（提高FPF 116%）与维持病毒效价（<1 log损失）之间取得平衡，为后续临床转化提供了明确的配方设计窗口。研究开发的定制化气管给药装置解决了小动物干粉给药的难题，为同类研究建立了方法学参考。论文发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》，为开发无需冷链、可吸入的下一代疫苗提供了关键技术支撑。