Производство на биоразградими наносфери

Биоразградими микро- и наносфери могат да се произвеждат чрез непрекъснат процес без контакт и замърсяване, който може лесно да се провежда при стерилни условия.

Въведение

Биоразградимите микро- и наносфери (MS, NS), изработени от poly(lactide-coglycolide) (PLGA) или други материали, са високоефективни системи за доставяне на лекарства и антигени с присъщ потенциал за целево доставяне на лекарства и антигени. Съвременните методи за производство на PLGA NS са типични периодични процеси и са свързани с трудности при увеличаване на мащаба при стерилни условия. Тук представяме нов и елегантен метод за производство на PLGA наносфери чрез непрекъснат процес без контакт и замърсяване, който може лесно да се провежда при стерилни условия. По време на целия производствен процес продуктът е в пряк контакт само със стерилни стъклени тръби и тръби от Teflon®. Процесът може да се провежда в затворена система, за да се предотврати всякакво замърсяване от околната среда.

Схема на установка за синтез на наночастици без замърсяване с използване на проточната клетка Dmini на Hielscher за безконтактна ултразвукова обработка

Метод за безконтактно ултразвуково производство на наносфери

Наночастици PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) бяха произведени чрез модифициран процес на екстракция/изпаряване на разтворителя. PLGA, разтворен в дихлорометан (2 или 5%), беше диспергиран във воден разтвор на PVA с концентрация 0,5% (w/w) посредством новата експериментална установка, включваща проточна клетка Dmini за безконтактна ултразвукова обработка. Грубата O/W дисперсия първо беше предварително смесена с магнитна бъркалка, а след това хомогенизирана в безконтактната ултразвукова проточна клетка Dmini (дебитите на фазите O и W бяха в съотношение 1:8). Първоначално образуваните нанокапчици от PLGA и разтворител постепенно се втвърдяваха при преминаването през тръбите, превръщайки се в PLGA наночастици. Окончателното втвърдяване на частиците беше постигнато в по-голям обем разтвор на PVA с концентрация 0,5%.

Безконтактна ултразвукова проточна клетка Dmini за синтез на наночастици без замърсяване

Резултати

Наночастици със среден диаметър 485 nm бяха лесно получени от 2% разтвор на PLGA в DCM при мощност на ултразвуковата обработка 32W (табл. 1). Разпределението по размер беше унимодално с леко изразена опашка (фиг. 3A). Размерите на наночастиците варираха от 175 до 755 nm според персентилите 10 и 90%. Повторяемостта на производствения процес беше постоянно добра, което се отразяваше в едва незначителната вариабилност на средния диаметър на частиците. Намаляването на Таблица 1. Среден диаметър на наносфери PLGA50:50, получени при различни условия. Средна стойност за две партиди ± абсолютно отклонение.[/caption]

Накрая по-хидрофилният PLGA беше заменен с по-хидрофобния PLA с по-ниска молекулна маса, без забележими промени в средния размер на частиците и разпределението им по размер. Не бяха наблюдавани разлики в морфологията на различните партиди частици, получени от 2% полимерни разтвори. Всички те имаха идеално сферична форма и гладки повърхности (фиг. 3B). Частиците, получени от 5% разтвор на PLGA, обаче бяха по-малко сферични, имаха леко набръчкани повърхности и показваха сраствания на две, а понякога и повече частици (фиг. 3C).

Фиг. 3: PLGA наночастици. (A): Разпределение по размер на частици, получени при концентрация на полимера/ мощност на ултразвуковата обработка 2%/ 32W, 5%/ 32W и 2%/ 25W%; време на престой = 14 s. (B),(C): Изображения от сканираща електронна микроскопия (SEM) на частици, получени съответно от 2 и 5% полимерни разтвори. Време на престой = 14s; мощност на ултразвуковата обработка = 32W. Мащабните отсечки съответстват на 1 микрометър.
(Изследване и изображения: © Freitas et al., 2006)

Обсъждане и заключение

Установено беше, че ултразвуковата проточна клетка е подходяща за производство на биоразградими полимерни наносфери чрез екстракция/изпаряване на разтворителя от емулсия. Бъдещите изследвания ще бъдат насочени към увеличаване на мащаба на процеса и на подаваната мощност за получаване на още по-фини емулсии. Освен това ще бъде проучена пригодността на клетката за получаване на емулсии вода в масло, например за последваща преработка в микросфери, заредени с лекарства.

Литература

• 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.