DSC 在脂質體和脂質納米顆粒開發中的應用

差示掃描量熱法 (DSC) 用於監測溫度引起的有序-無序轉變，如蛋白質展開，脂質凝膠到液態晶相的轉變或核酸的結構轉變。它最近成為脂質體和LNPs 基藥物載體表徵的重要技術，這些載體是基因療法藥物和第三代疫苗的組成部分。

DSC 熱譜圖提供關於載體不同脂質組成的穩定性效果的信息，以及其裝載 – 小分子藥物、蛋白質或核酸。基於脂質的載體的性質由其所有組分之間的複雜平衡相互作用決定。DSC 曲線變化可以揭示載體結構的破壞或穩定化，可以作為製備質量的指標。Tm 與常規值的差異可能表明樣品污染或製備不當，導致脂質體的大小或組成不均勻混合，如單層和多層囊泡。例如，直徑小於約 35 nm 的 DPPC 脂質體，其主要轉變 Tm 約為 37°C；較大囊泡的“融化”溫度約為 41°C。液晶脂質雙層轉變為凝膠相是放熱的，這可以歸因於凝膠相中范德華接觸的形成。在曲率較大的 SUV 中可能形成較少這樣的接觸（因此較高的焓水平），這比在 LUVs 中要更少 [1]。

在 mRNA 載體 LNPs 中，DSC 熱譜圖還反映了核酸與脂質成分之間的結構相互作用。自由 mRNA 和封裝在兩種不同 LNPs 中的相同 mRNA 疊加的 DSC 熱譜圖顯示在圖 1 中。

自由 mRNA 的峰值顯示了核酸的熱穩定性（Tm）以及其焓（kcal/mole – 峰值面積）。焓反映了維持 mRNA 三級結構的分子內鍵的數量和能量。觀察到 mRNA-LNP1 和 mRNA-LNP2 主要轉變的熱效應不能僅僅由自由 mRNA 的轉變熱量來解釋。當 mRNA 封裝在 LNP 中時，Tm 的顯著正移指向 mRNA 分子與陽離子脂質之間添加的穩定化分子間相互作用。焓增加近 10 倍表明這些相互作用是廣泛的 [2]。

1. Lipids 化學與物理學, 64 (1993) 129-142
2. Vaccines (Basel). 2022 Jan; 10(1): 49.