“LNPs作为基因治疗的有效载体，其稳定性和递送效率受到多种因素的影响，其中溶液的pH值是一个关键因素。”

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摘要

本研究通过构建经验相图（EPD），并结合多种生物物理技术，全面分析了pH和温度对LNPs结构和胶体性质的影响。脂质纳米粒子（LNPs）能够递送mRNA至细胞，用于疫苗或蛋白质替代疗法。本研究深入探讨了溶液pH对含有绿色荧光蛋白（EGFP）mRNA的阳离子LNPs的相行为与稳定性的影响。

02
结果

2.1 粒径与Zeta电位

✳  在低于脂质pKa的pH值下，LNPs的粒径较大，更易发生聚集。

✳  Zeta电位结果显示，随着pH的增加，LNPs的表面电荷发生变化，影响其在溶液中的稳定性。

pH对LNP理化性质的影响

2.2 圆二色性（CD）光谱分析

✳  在低于脂质pKa的pH值下，mRNA在LNPs中更倾向于形成A型结构。

✳  随着pH的增加，mRNA的构象向B型转变，表明pH对mRNA在LNPs中的结构有显著影响。

不同pH和温度条件下LNP圆二色谱检测的变化

2.3 傅里叶变换红外（FTIR）光谱分析

✳  FTIR光谱揭示了LNPs在不同pH和温度下的脂质相行为。

✳  在低于脂质pKa的pH值下，LNPs呈现逆六方相；而在高于pKa的pH值下，转变为层状相。

不同pH和温度条件下LNP红外光谱检测的变化

2.4 差示扫描量热（DSC）分析

✳  DSC结果进一步证实了LNPs在不同pH下的相转变。

✳  在pH 4和5时，观察到尖锐的峰，与mRNA在LNPs中的稳定性密切相关。

不同pH和温度条件下LNP差示扫描检测的变化

2.5 稳定性研究

✳  在4°C和25°C下储存的LNPs，其转染效率随时间变化。

✳  在最低pH下制备的LNPs具有最高的转染效率。

✳  pH 4和5下的LNPs最稳定，保留了约70%的转染能力。

不同pH条件下LNP稳定性的变化

2.6 动力学分析

✳  动力学实验表明，LNPs的相转变是一个缓慢的过程（6小时转变）。

✳  从层状相到逆六方相的转变是不可逆的，表明层状相在动力学上是不稳定的。

不同pH条件下LNP结构的变化时间研究

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总结

本研究通过全面分析pH和温度对阳离子脂质-mRNA纳米粒子的相行为与稳定性的影响，为优化LNPs的设计和性能提供了重要见解。未来的研究将进一步探索可替代PEG的材料，以提高LNPs的稳定性和递送效率，并延长其在体内的循环时间。同时，针对LNPs的长期储存问题，也需要开发新型稳定脂质和冷冻保护剂配方。

参考文献：Larson, Nicholas R., et al. "pH-dependent phase behavior and stability of cationic lipid–mRNA nanoparticles." Journal of Pharmaceutical Sciences 111.3 (2022): 690-698.