在生物医药、先的进材料、化妆品及食品科学等前沿研发领域,将活性成分、功能性材料或不相溶的液体体系,高效地分散、均质化乃至制备成微米或纳米级别的稳定乳液、悬浊液或脂质体,是许多创新产品从概念走向现实的关键工艺步骤。传统的高速剪切、高压均质等方法在实验室小规模、多配方的研发阶段,常面临样品需求量大、批次间重复性难以控制、难以无菌操作或对敏感物料剪切过载等挑战。日本杉野机械(Sugino Machine)推出的SBS型MINIMO湿法微粒化装置,正是为满足此类对微量、精密、可控且温和的湿法分散乳化需求而设计的桌面级实验室设备。
设备概述与核心定位
MINIMO是一款基于独特射流碰撞原理的湿法微粒化(或称纳米乳化)装置。其名称“MINIMO"直接体现了其设计哲学:微型化(Mini)与模块化(Modular)。其核心目标并非进行大规模生产,而是在实验室台面上,使用极小的样品体积(可低至数毫升),实现高度可控、重复性优异的微米级乃至纳米级液滴或颗粒的制备。
该设备的定位精准:主要服务于制药企业的制剂研发实验室、生物技术公司的药物递送系统研究组、化妆品与功能食品的配方开发部门、以及高等院校中从事胶体化学、纳米材料或乳液科学研究的课题组。它尤其适用于需要在无菌环境(如生物安全柜内)操作、处理昂贵活性成分、或进行大量平行配方筛选的实验场景。
工作原理与技术核心
MINIMO的核心技术在于其摒弃了传统的机械剪切或高压均质思路,采用了更为温和且物理原理清晰的对向射流碰撞微粒化技术:
双流路压力驱动与精准对撞:
射流碰撞与能量局域化分散:
在两股高速射流正面碰撞的瞬间,流体的动能集中在一个极其微小的体积内转化为强烈的剪切力、空穴效应和湍流能量。这种能量释放高度局域化在碰撞点,而非通过机械部件(如转子定子)将剪切力施加于整个样品容器。
这种剧烈的流体动力学作用,导致其中一相(分散相)在另一相(连续相)中被撕裂、拉伸并破碎成极其微小的液滴。通过精确控制碰撞角度、压力和流量,可以有效地将液滴尺寸降低至亚微米级别(如100-500纳米),并形成粒径分布狭窄的乳液。
温和处理与热控制优势:
模块化与无菌设计:
系统构成与典型操作流程
一套典型的MINIMO系统主要包括:
高压流体驱动单元: 通常是两台高精度注射泵或一套双通道高压恒流泵,用于独立、精确地控制两股进料的流速和压力。
微粒化反应模块: 包含可更换的微型碰撞腔(不同孔径以适应不同粘度或目标粒径)及配套的流体连接件。
样品容器与收集系统: 进样注射器或储液罐,以及处理后的样品收集瓶。
控制面板/软件: 用于设定和控制压力、流速、循环次数等参数。
基本操作流程如下:
样品准备与装填: 将需要乳化的两相液体分别装入独立的注射器或进样管路中。
参数设置: 根据物料性质(粘度、界面张力)和目标粒径,设定两相的压力、流速比例以及处理循环次数。
运行与处理: 启动设备,两相液体在高压下被驱动,在碰撞腔内对撞、微粒化,产生的乳液流出并收集。
循环处理(可选): 为获得更小粒径或更窄分布,可将初次收集的乳液作为一相,与新鲜连续相再次进行碰撞处理,实现多级细化。
清洁与灭菌: 实验后,拆卸流体路径模块进行彻的底清洗和适当灭菌,以备下次使用。
应用场景与价值体现
MINIMO的独特原理使其在多个高价值研发领域具有不可替代性:
脂质体与纳米药物递送系统制备: 温和、可控地制备载药脂质体、聚合物纳米粒,保持药物活性,实现高包封率和窄粒径分布。
疫苗佐剂乳剂开发: 制备稳定的水包油或油包水型疫苗乳剂,尺寸均一性对免疫效果至关重要。
微纳米乳液化妆品配方: 研发高稳定性的精华液、防晒霜等,提升活性成分渗透性与产品质感。
细胞培养用脂质乳剂制备: 为无血清培养基制备成分明确、粒径均一的营养补充剂。
高分子纳米微球合成: 通过乳液聚合前驱体的精密乳化,控制最终聚合物微球尺寸。
其核心价值体现在:
超小样品量需求: 显著降低昂贵实验物料的消耗,加速配方筛选进程。
卓的越的重复性与可控性: 参数数字化控制,确保不同批次间结果高度一致。
极的佳的热控制与温和处理: 保护热敏性和剪切敏感性物质。
无缝对接无菌环境: 满足生物医药研发的最的高洁净度标准。
粒径与分布精细调控: 通过调整压力、流速比、循环次数等,实现对最终分散体系性质的精细调控。
总结
杉野机械MINIMO桌面型湿法微粒化装置,代表了实验室级精密分散技术的一个先的进方向。它将工业上成熟的射流碰撞原理微缩化、精密化,使之成为服务于前沿研发的利器。对于致力于纳米医药、高的端制剂、先的进功能材料等领域创新的研发人员而言,MINIMO提供了一种能够以微量样品、在受控无菌条件下、温和地制备高质量微纳米分散体系的强大工具。
在选型与使用时,用户需重点关注其所能达到的最小与典型粒径范围、可处理的物料粘度上限、系统的最的高工作压力与精度、模块的灭菌兼容性以及是否支持所需的样品量程。通过深入的工艺探索与参数优化,MINIMO能够成为连接实验室创新构想与可靠工艺数据之间的关键桥梁。