Proizvodnja biorazgradivih nanosfera

Biorazgradive mikro- i nanosfere mogu se proizvoditi u kontinuiranom procesu bez kontakta i kontaminacije koji se može lako izvoditi u sterilnim uvjetima.

Uvod

Biodegradable micro- and nanospheres (MS, NS) made of poly(lactide-coglycolide) (PLGA) or other materials are very potent drug and antigen delivery systems with inherent potential for drug and antigen targeting. Present methods to produce PLGA NS are typical batch processes and suffer from difficulties of upscaling under sterile conditions. Here, we present a novel and elegant method to produce PLGA nano-spheres in a continuous, contact- and contamination-free process that can be readily run under sterile conditions. During the entire manufacturing process, the product is in direct contact only with sterile glass and Teflon® tubes. The process can be run in a closed system to prevent any environmental contamination.

Scheme of setup for a contamination-free synthesis of nanparticles using the Hielscher non-contact sonication flow-cell Dmini

Method of Ultrasonic Contact-Free Nano-Sphere Production

PLGA50:50 nanoparticles (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) were produced using a modified solvent extraction/evaporation process. PLGA dissolved in dichloromethane (2 or 5%) was dispersed in aqueous 0.5% (w/w) PVA-solution by means of the novel experimental set-up involving a contact-free flow-through ultrasonication cell Dmini. The coarse O/W-dispersion was first premixed by a magnetic stirrer and then homogenized in the contact-free ultrasonic flow-through cell Dmini (flow rates of O- and W-phases were at 1:8). The initially formed PLGA-solvent nanodroplets gradually solidified during the passage in the tubes to become PLGA nanoparticles. Final hardening of the particles was achieved in a larger volume of 0.5% PVA solution.

Ultrazvučna ćelija protoka bez kontakta Dmini za sintezu nanočestica bez kontaminacije

Rezultati

Nanočestice srednjeg prečnika od 485 nm su lako pripremljene iz 2% rastvora PLGA u DCM-u pri snazi ultrazvuka od 32 W (Tab. 1). Distribucija veličine bila je monomodalna sa blagim zaostajanjem (slika 3A). Veličine nanočestica su se proširile od 175 do 755 nm prema 10 i 90% percentila. Ponovljivost proizvodnog procesa je bila konstantno dobra, što se ogleda u samo maloj varijabilnosti srednjeg prečnika čestica. Spuštanje Tabela 1. Prosječni prečnik PLGA50:50 nano-sfera pripremljenih pod različitim uslovima. Prosjek dviju serija ± apsolutna devijacija.[/caption]

Konačno, hidrofilniji PLGA je zamijenjen za hidrofobniji PLA niže molekularne težine bez primjetnih promjena u srednjoj veličini čestica i distribuciji veličine. Nisu uočene razlike u morfologiji različitih serija čestica pripremljenih od 2% rastvora polimera. Svi su imali savršeno sferične oblike i glatke površine (slika 3B). Čestice napravljene od 5% rastvora PLGA, međutim, bile su manje sferične, imale su blago naborane površine i fuzije dve ili ponekad više čestica (slika 3C).

Slika 3: PLGA nanočestice. (A): Raspodjela veličina čestica pripremljenih pri koncentraciji polimera/moći ultrazvuka od 2%/ 32W, 5%/ 32W i 2%/ 25W%; vrijeme zadržavanja = 14 s. (B), (C): SEM slike čestica pripremljenih od 2 i 5% rastvora polimera, respektivno. Vrijeme boravka = 14s; snaga ultrazvuka = 32W. Šipke predstavljaju 1 mikron.
(Studija i slike: © Freitas et al., 2006.)

Diskusija i Zaključak

Tokom istraživanja je utvrđeno da je ultrazvučna ćelija sa protokom dobro pogodna za proizvodnju biorazgradivih polimernih nano-sfera baziranu na ekstrakciji/evaporaciji rastvarača iz emulzija. Buduća istraživanja će biti usmjerena na povećanje razmjera procesa i povećanje ulazne snage kako bi se dobile još finije emulzije. Pored toga, ispitaće se prikladnost ćelije za pripremu emulzija voda-u-ulju, npr. za dalju obradu u mikro-sfere natopljene lijekovima.

Književnost