Производство на биоразградими наносфери

Биоразградимите микро- и наносфери могат да бъдат произведени в непрекъснат, безконтактен и замърсяващ процес, който може лесно да се изпълнява при стерилни условия.

Въвеждането

Биоразградимите микро- и наносфери (MS, NS), изработени от поли(лактид-когликолид) (PLGA) или други материали, са изключително ефективни системи за доставка на лекарства и антигени, притежаващи присъщ потенциал за насочване към целеви места. Настоящите методи за производство на PLGA NS са типични партидни процеси и се сблъскват с трудности при мащабирането им в стерилни условия. Тук представяме нов и елегантен метод за производство на PLGA наносфери в непрекъснат, безконтактен и свободен от замърсяване процес, който може лесно да се изпълнява в стерилни условия. През целия производствен процес продуктът е в пряк контакт единствено със стерилни стъклени и тефлонови (Teflon®) тръби. Процесът може да се осъществява в затворена система, за да се предотврати всякакво замърсяване от околната среда.

Схема на устройството за синтез на наночастици без замърсяване с помощта на безконтактната клетка за ултразвукова обработка Dmini на Hielscher

Метод за безконтактно производство на наносфери чрез ултразвук

Наночастиците от PLGA в съотношение 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) бяха получени чрез модифициран процес на екстракция с разтворител и изпаряване. PLGA, разтворен в дихлорметан (2 или 5%), беше диспергиран във воден 0,5% (тегл./тегл.) разтвор на PVA посредством нова експериментална апаратура, включваща безконтактна ултразвукова клетка с променлив поток Dmini. Грубата O/W-дисперсия първо беше предварително смесена с магнитна бъркалка, а след това хомогенизирана в безконтактната ултразвукова клетка с променлив поток Dmini (съотношението на дебита на O- и W-фазите беше 1:8). Първоначално образуваните нанокапчици от PLGA и разтворител постепенно се втвърдиха по време на преминаването през тръбите, превръщайки се в PLGA наночастици. Окончателното втвърдяване на частиците беше постигнато в по-голям обем от 0,5% разтвор на PVA.

Безконтактна ултразвукова клетка за измерване на дебита Dmini за синтез на наночастици без замърсяване

Резултати

Наночастици със среден диаметър 485 nm са лесно получени от 2% PLGA разтвор в DCM при 32W ултразвукова мощност (таб. 1). Разпределението по размер е мономодално с лека опашка (фиг. 3А). Размерите на наночастиците се разширяват от 175 до 755 nm според 10 и 90% персентили. Повторяемостта на производствения процес е постоянно добра, което се отразява само от незначителна променливост в средния диаметър на частиците. Понижаване на Таблица 1. Средният диаметър на наносферите от PLGA50:50, получени при различни условия. Средна стойност от две партиди ± абсолютно отклонение.[/caption]

И накрая, по-хидрофилният PLGA е заменен с по-хидрофобния PLA с по-ниско молекулно тегло без забележими промени в средния размер на частиците и разпределението на размерите. Не са наблюдавани разлики в морфологията на различните партиди частици, приготвени от 2% полимерни разтвори. Всички те показват перфектно сферични форми и гладки повърхности (фиг. 3B). Частиците, направени от 5% PLGA разтвор, обаче са по-малко сферични, показват леко набръчкани повърхности и сливане на две или понякога повече частици (фиг. 3C).

3: PLGA наночастици. (A): Разпределение по размер на частици, приготвени при полимерна концентрация/ултразвукова мощност от 2%/32W, 5%/32W и 2%/25W%; време на престой = 14 s. (B),(C): SEM снимки на частици, приготвени съответно от 2 и 5% полимерни разтвори. Време на престой = 14 секунди; мощност на ултразвука = 32W. Лентите представляват 1 микрон.
(Проучване и снимки: © Freitas et al., 2006)

Обсъждане и заключение

Установено бе, че ултразвуковата клетка с променлив поток е подходяща за производството на биоразградими полимерни наносфери чрез екстракция и изпаряване с помощта на емулсия и разтворител. Бъдещите изследвания ще бъдат насочени към мащабиране на процеса и увеличаване на входната мощност, за да се получат още по-фини емулсии. Освен това ще бъде проучена пригодността на клетката за получаване на емулсии от типа „вода в масло“, например за по-нататъшна преработка в микросфери, натоварени с лекарствени вещества.

Литература