إنتاج كرات نانوية قابلة للتحلل الحيوي

يمكن إنتاج كرات ميكروية ونانوية قابلة للتحلل الحيوي في عملية مستمرة خالية من التلامس والتلوث، ويمكن إجراؤها بسهولة في ظروف معقمة.

مقدمة

تُعد الكرات الميكروية والنانوية القابلة للتحلل الحيوي (MS, NS)، المصنوعة من بولي(اللاكتيد المشترك مع الغليكوليد) (PLGA) أو مواد أخرى، أنظمة فعالة للغاية لتوصيل الأدوية والمستضدات، وتتمتع بإمكانات ذاتية لتوجيه الأدوية والمستضدات إلى أهداف محددة. الطرق الحالية لإنتاج كرات PLGA النانوية هي عمليات دفعية تقليدية، وتواجه صعوبات في توسيع نطاق الإنتاج في ظروف معقمة. نقدم هنا طريقة مبتكرة ومتقنة لإنتاج كرات PLGA النانوية في عملية مستمرة خالية من التلامس والتلوث، ويمكن إجراؤها بسهولة في ظروف معقمة. طوال عملية التصنيع، لا يتلامس المنتج مباشرة إلا مع الزجاج المعقم وأنابيب Teflon®. ويمكن إجراء العملية في نظام مغلق لمنع أي تلوث من البيئة المحيطة.

مخطط المنظومة المستخدمة لتخليق جسيمات نانوية دون تلوث باستخدام خلية التدفق Dmini من Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية دون تلامس

طريقة إنتاج الكرات النانوية بالموجات فوق الصوتية دون تلامس

أُنتجت جسيمات PLGA50:50 النانوية (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) باستخدام عملية معدلة لاستخلاص المذيب/تبخيره. شُتت PLGA المذاب في ثنائي كلورو الميثان (2 أو 5%) في محلول PVA مائي بتركيز 0.5% (w/w) باستخدام المنظومة التجريبية المبتكرة التي تضم خلية التدفق Dmini للمعالجة بالموجات فوق الصوتية دون تلامس. خُلط المشتت الخشن من الزيت في الماء (O/W) خلطًا أوليًا باستخدام مقلب مغناطيسي، ثم جُونس في خلية التدفق Dmini للمعالجة بالموجات فوق الصوتية دون تلامس (كانت نسبة معدلات تدفق الطورين O وW تساوي 1:8). تصلبت القطرات النانوية المتكونة أولًا من PLGA والمذيب تدريجيًا أثناء مرورها في الأنابيب لتصبح جسيمات PLGA نانوية. وأُنجز التصلب النهائي للجسيمات في حجم أكبر من محلول PVA بتركيز 0.5%.

خلية التدفق Dmini للمعالجة بالموجات فوق الصوتية دون تلامس لتخليق الجسيمات النانوية دون تلوث

النتائج

حُضرت بسهولة جسيمات نانوية بمتوسط قطر قدره 485 nm من محلول PLGA بتركيز 2% في DCM، بقدرة معالجة بالموجات فوق الصوتية قدرها 32W (الجدول 1). كان توزيع الأحجام أحادي المنوال مع امتداد ذيلي طفيف. (الشكل 3A). تراوحت أحجام الجسيمات النانوية من 175 إلى 755 nm وفقًا للمئينين 10 و90%. كانت قابلية تكرار عملية الإنتاج جيدة باستمرار، كما يتضح من التباين الطفيف فقط في متوسط قطر الجسيمات. خفض الجدول 1. متوسط قطر كرات PLGA50:50 النانوية المحضرة في ظروف مختلفة. متوسط دفعتين ± الانحراف المطلق.[/caption]

أخيرًا، استُبدل PLGA الأكثر محبة للماء بـ PLA الأكثر كراهية للماء والأقل وزنًا جزيئيًا، دون تغيرات ملحوظة في متوسط حجم الجسيمات وتوزيع أحجامها. لم تُلاحظ فروق في مورفولوجيا دفعات الجسيمات المختلفة المحضرة من محاليل بوليمر بتركيز 2%. فقد أظهرت جميعها أشكالًا كروية تمامًا وأسطحًا ملساء (الشكل 3B). أما الجسيمات المصنوعة من محلول PLGA بتركيز 5%، فكانت أقل كروية، وأظهرت أسطحًا مجعدة قليلًا والتحام جسيمين، أو أكثر أحيانًا (الشكل 3C).

الشكل 3: جسيمات PLGA النانوية. (A): توزيع أحجام الجسيمات المحضرة عند تركيز بوليمر/قدرة معالجة بالموجات فوق الصوتية تبلغ 2%/ 32W، و5%/ 32W، و2%/ 25W%؛ زمن المكوث = 14 s. (B),(C): صور بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) للجسيمات المحضرة من محاليل بوليمر بتركيز 2 و5%، على التوالي. زمن المكوث = 14s؛ قدرة المعالجة بالموجات فوق الصوتية = 32W. تمثل أشرطة المقياس 1 ميكرون.
(الدراسة والصور: © Freitas et al., 2006)

المناقشة والاستنتاج

تبيّن أن خلية التدفق للمعالجة بالموجات فوق الصوتية مناسبة جدًا لإنتاج كرات نانوية بوليمرية قابلة للتحلل الحيوي بطريقة تعتمد على استخلاص المذيب من المستحلب/تبخيره. ستتجه الأبحاث المستقبلية إلى توسيع نطاق العملية وزيادة القدرة المدخلة للحصول على مستحلبات أدق. بالإضافة إلى ذلك، ستُدرس ملاءمة الخلية لتحضير مستحلبات الماء في الزيت، على سبيل المثال لمعالجتها لاحقًا وتحويلها إلى كرات ميكروية محملة بالأدوية.

المراجع

• Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.: A Fast and Simple Method for Producing Biodegradable Nanospheres, in: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (page 28). This study was presented at the Swiss Society of Biomaterials.