PEG功能化核酸脂质纳米颗粒（LNP）定制与配方优化

Sur-Release公司，可围绕mRNA、siRNA、miRNA、DNA及ASO等核酸载荷进行配方设计。支持LNP粒径、脂质组成、PEG分子量及修饰比例调控，并可引入NH₂、COOH、MAL、N₃、DBCO等功能基团，进一步偶联靶向配体或荧光分子。同时提供粒径、PDI、Zeta电位、形貌及核酸包封率等表征，满足不同核酸递送体系的科研定制需求。

图1｜PEG功能化核酸脂质纳米颗粒（LNP）定制与配方优化

◆ 一、主流PEG脂质分类、锚定特性与适用场景

◆ （一）甲氧基封闭型mPEG脂质（空白稳定基底，无靶向修饰位点）

✦ PEG脂质 ｜ 疏水锚 ｜ 碳链 ｜PEG脱落速率 ｜ 核心应用

✦ DMG-PEG₂₀₀₀/ALC-0159｜ 甘油二肉豆蔻酰 ｜C14｜ 快速脱落（数小时） ｜ 肝脏靶向mRNA/siRNA疫苗、临床标准配方，PEG脱落后暴露ApoE结合位点，肝细胞高效摄取

✦ DSPE-mPEG₂₀₀₀ ｜ 磷脂二硬脂酰乙醇胺 ｜C18｜ 抗慢脱落（数天） ｜ 长循环、肿瘤EPR富集、全身递送，持久隐身，减少肝脾蓄积

✦ DPG-PEG₂₀₀₀ ｜ 二棕榈酰甘油 ｜C16｜ 中等脱落 ｜ 平衡稳定性与转染，通用科研配方

◆ （二）末端活性功能化PEG脂质（靶向修饰专用，LNP定制核心）

依靠PEG末端反应基团，偶联靶向配体，分为插入共混法、后插入法两种修饰工艺：

Mal-PEG-DSPE（马来酰亚胺）巯基特异性偶联：多肽（RGD、TAT、Octreotide奥曲肽）、穿膜肽；温和无副反应，偶联效率≥85%PMC

NHS-PEG-DSPE（琥珀酰亚胺酯）氨基偶联：

✦ 蛋白、多肽、氨基多糖（透明质酸HA），适合巨噬细胞CD44靶向

✦ DBCO-PEG-DSPE/Azide-PEG-DSPE无铜SPAAC点击化学，生物正交反应，无细胞毒性，活体原位修饰、双配体共修饰LNP

✦ GalNAc-PEG-DMG肝靶向现成配体，0.15mol%即可高效结合肝细胞ASGPR受体，siRNA肝递送首选PMC

✦ Folate/Man-PEG-DSPE叶酸靶向肿瘤、甘露糖靶向巨噬细胞/树突细胞，炎症、肿瘤免疫递送

图2｜末端活性功能化PEG脂质（靶向修饰专用，LNP定制核心）

◆ （三）可裂解响应型PEG脂质（解决PEG摄取抑制痛点）

二硫键SS-PEG-DSPE：肿瘤微环境高谷胱甘肽还原断裂，PEG层原位脱落，提升肿瘤细胞摄取

酸敏感腙键PEG脂质：内体酸性环境降解，释放裸露LNP，增强内涵体逃逸

酶切型Val-Cit-PEG脂质：肿瘤蛋白酶切割，靶向组织特异性脱PEG屏蔽

◆ 二、标准LNP基础体系与PEG脂质核心作用

✦ 2.经典四元LNP配方（摩尔配比通用基准）

可电离脂质（50mol%）+DSPC辅助磷脂（10mol%）+胆固醇（38.5mol%）+PEG脂质（1.5mol%）

可电离脂质：DLin-MC3-DMA、SM-102、ALC-0315、C12-200，结合核酸、介导内体逃逸

DSPC：支撑膜结构，提升颗粒刚性

胆固醇：填充脂质间隙，降低核酸渗漏、提升储存稳定性

PEG脂质：调控粒径、胶体稳定、赋予长循环隐身效应，是靶向修饰核心载体

图3｜经典四元LNP配方（摩尔配比通用基准）

✦ 2.PEG化（PEGylation）核心功能

胶体稳定：PEG亲水链形成水化层，抑制颗粒聚集，PDI稳定＜0.2

隐身效应（Stealth）：阻隔血浆调理素吸附，降低巨噬细胞吞噬，延长体内循环半衰期

粒径精准调控：1–2mol%PEG脂质可将LNP稳定控制在60–100nm（最优核酸递送尺寸）

修饰锚定位点：末端活性基团可共价连接多肽、抗体、糖配体，实现主动靶向

平衡“PEG困境”：PEG密度过高抑制细胞摄取；可裂解PEG脂质入体后脱落，恢复细胞结合能力PMC

◆ 三、全流程LNP定制服务

✦ 1.定制服务范围

包裹核酸：mRNA、siRNA、shRNA、环状RNA、质粒DNA、ASO反义寡核苷酸

PEG修饰类型：空白稳定LNP、单靶向PEG-LNP、双配体共修饰、响应型可裂解PEG-LNP、荧光标记PEG-LNP（Cy5.5/Cy7/ICG-PEG-DSPE）

递送方向：肝靶向GalNAc-LNP、肿瘤RGD/叶酸LNP、巨噬细胞HA/甘露糖LNP、脑靶向TAT穿膜肽LNP、长循环DSPE-PEG肿瘤LNP

✦ 2.标准化制备流程

需求沟通→脂质配方筛选（可电离脂质+PEG脂质种类/摩尔比优化）→微流控纳米制备→PEG功能化修饰→超滤透析纯化→全套表征质检→COA/MSDS交付常规周期7–10天；复杂双响应/多配体定制10–15天，免费配方微调、二次重合成服务

✦ 3.强制质控指标（交付标准）

✦ 检测项目 ｜ 检测方法 ｜ 合格放行标准

✦ 平均粒径 ｜DLS动态光散射 ｜60–110nm，按需精准调控

✦ PDI多分散系数 ｜DLS｜ ＜0.15（高均一精品级）/＜0.2（常规科研级）

✦ Zeta电位 ｜ 电位仪 ｜pH7.4近中性（-5~+5mV）

✦ 核酸包封率 ｜RiboGreen荧光定量 ｜ ≥88%，高端配方≥95%

✦ 核酸完整性 ｜ 毛细管电泳 ｜ 完整核酸占比≥80%

✦ PEG配体修饰密度 ｜ 荧光分光光度/HPLC｜ 配体摩尔占比误差±0.05mol%

✦ 储存稳定性 ｜4℃静置7天复测 ｜ 粒径涨幅＜10nm，无聚集

◆ 四、LNPPEG功能化两种定制工艺对比

工艺1：一步共混修饰（原位制备，操作简便）

✦ 配方中直接加入活性PEG脂质（Mal/DBCO/GalNAc-PEG脂质），与四种基础脂质共溶于乙醇

✦ 微流控混合包裹mRNA/siRNA/DNA，一步制备功能化LNP

优势：批次重复性高、工艺简单；缺点：配体密度固定，无法灵活调整修饰比例

适用：标准化靶向疫苗、大批量筛选

工艺2：后插入修饰（后修饰，灵活可调，科研主流）

✦ 先制备空白mPEG-LNP（DMG/DSPE-mPEG基底），纯化去除游离脂质

✦ 将配体偶联PEG脂质（RGD-PEG-DSPE、HA-PEG-DSPE）溶于乙醇，与成熟LNP37℃孵育2–4h，脂质锚插入LNP外层膜

✦ 透析/超滤去除游离修饰脂质，得到靶向LNP

优势：可梯度调控配体摩尔占比（0.1–1mol%）、双配体共修饰（RGD+TAT）、荧光共标记；缺点：多一步纯化流程

图4｜后插入修饰（后修饰，灵活可调，科研主流）

◆ 五、PEG修饰配方优化核心要点（避坑指南）

PEG摩尔比例阈值：较低1mol%保障胶体稳定；＞3mol%显著抑制细胞摄取，常规1–2mol%较优

锚定链选择逻辑

✦ 肝靶向、高转染：DMG-PEG（C14，易脱落）

✦ 肿瘤长循环、全身递送：DSPE-PEG（C18，持久隐身）

✦ 双体系混合：DMG+DSPE共混，兼顾稳定性与靶向摄取

✦ 配体密度控制：靶向配体PEG脂质总占比0.1–1mol%，过高会破坏LNP膜结构、升高PDI

✦ N/P值匹配：可电离脂质胺/核酸磷酸比N/P=6–10，PEG修饰不改变N/P，需提前校准基础配方

✦ 储存兼容：mPEG-DMGLNP适合4℃短期储存；DSPE-mPEGLNP冻融稳定性更强，可低温分装长期保存

◆ 六、经典定制案例（PEG修饰差异化方案对比）

案例一：肿瘤长循环RGD-SS-DSPE-PEG双响应LNP（mRNA肿瘤免疫）

配方：DLin-MC3-DMA:DSPC:胆固醇:mPEG-DSPE:RGD-SS-DSPE=50:10:38:1:1mol%

PEG设计：C18长锚DSPE基底延长循环；二硫键可裂解PEG，肿瘤微环境脱屏蔽；RGD靶向整合素αvβ3

效果：血液循环t₁/₂＞12h，肿瘤EPR富集+主动靶向双重蓄积，转染效率较普通LNP提升3倍

适用：实体瘤mRNA疫苗、肿瘤联合治抗

图5｜案例一：肿瘤长循环RGD-SS-DSPE-PEG双响应LNP（mRNA肿瘤免疫）

案例二：巨噬细胞靶向HA-NHS-PEG-DSPELNP（炎症mRNA递送）

修饰方式：后插入法，透明质酸HA偶联NHS-PEG-DSPE，总PEG占比0.5mol%（低PEG密度避免阻断CD44受体）

优势：低PEG密度平衡稳定性与细胞摄取，特异性靶向活化巨噬细胞，用于肺炎、关节炎炎症模型

图6｜案例二：巨噬细胞靶向HA-NHS-PEG-DSPELNP（炎症mRNA递送）

◆ 七、配套PEG脂质产品清单

空白稳定型PEG脂质：DMG-PEG2000、ALC-0159、DSPE-mPEG2000、DPG-mPEG2000、DSPE-mPEG5000

活性偶联型PEG脂质：Mal-PEG2000-DSPE、NHS-PEG2000-DSPE、DBCO-PEG2000-DSPE、Azide-PEG2000-DSPE

靶向配体偶联PEG脂质：GalNAc-PEG-DMG、Folate-PEG-DSPE、Man-PEG-DSPE、HA-PEG-DSPE、RGD-PEG-DSPE、TAT-PEG-DSPE、Octreotide-PEG-DSPE

响应型可裂解PEG脂质：SS-PEG-DSPE、腙键酸敏感PEG-DMG、Val-Cit酶切PEG脂质

荧光标记PEG脂质：Cy5.5-PEG-DSPE、Cy7-PEG-DSPE、ICG-PEG-DSPE、FITC-PEG-DSPE