Proizvodnja biorazgradivih nanosfera

Biorazgradive mikrosfere i nanosfere mogu se proizvoditi kontinuiranim postupkom bez kontakta i kontaminacije, koji se bez poteškoća može provoditi u sterilnim uvjetima.

Uvod

Biorazgradive mikrosfere i nanosfere (MS, NS) izrađene od poly(lactide-coglycolide) (PLGA) ili drugih materijala vrlo su potentni sistemi za isporuku lijekova i antigena s inherentnim potencijalom za ciljanu isporuku lijekova i antigena. Postojeće metode proizvodnje PLGA NS tipični su šaržni procesi i suočavaju se s poteškoćama pri povećanju razmjera u sterilnim uvjetima. Ovdje predstavljamo novu i elegantnu metodu za proizvodnju PLGA nanosfera kontinuiranim postupkom bez kontakta i kontaminacije, koji se bez poteškoća može provoditi u sterilnim uvjetima. Tokom cijelog proizvodnog procesa proizvod je u izravnom kontaktu samo sa sterilnim staklom i cijevima od Teflon®. Proces se može provoditi u zatvorenom sistemu radi sprječavanja bilo kakve kontaminacije iz okoline.

Shema postavke za sintezu nanočestica bez kontaminacije pomoću Hielscher protočne ćelije za beskontaktnu ultrazvučnu obradu Dmini

Metoda ultrazvučne proizvodnje nanosfera bez kontakta

Nanočestice PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) proizvedene su modificiranim postupkom ekstrakcije/isparavanja otapala. PLGA otopljen u diklorometanu (2 ili 5%) dispergiran je u vodenoj 0,5% (w/w) otopini PVA pomoću nove eksperimentalne postavke koja uključuje protočnu ćeliju za ultrazvučnu obradu bez kontakta Dmini. Gruba O/W-disperzija prvo je prethodno miješana magnetnom mješalicom, a zatim homogenizirana u protočnoj ultrazvučnoj ćeliji bez kontakta Dmini (protoci O- i W-faze iznosili su 1:8). Početno formirane nanokapljice PLGA-otapala postupno su se skrućivale tokom prolaska kroz cijevi i postajale PLGA nanočestice. Konačno otvrdnjavanje čestica postignuto je u većem volumenu 0,5% otopine PVA.

Ultrazvučna beskontaktna protočna ćelija Dmini za sintezu nanočestica bez kontaminacije

Rezultati

Nanočestice srednjeg promjera 485 nm lako su pripremljene iz 2% otopine PLGA u DCM-u pri snazi ultrazvučne obrade od 32W (tab. 1). Raspodjela veličina bila je monomodalna s blagim repom (sl. 3A). Veličine nanočestica kretale su se od 175 do 755 nm prema 10 i 90% percentilu. Ponovljivost proizvodnog procesa bila je dosljedno dobra, što se vidi iz samo male varijabilnosti srednjeg promjera čestica. Smanjenje Tabela 1. Srednji promjer nanosfera PLGA50:50 pripremljenih u različitim uvjetima. Srednja vrijednost dvije šarže ± apsolutno odstupanje.[/caption]

Naposljetku, hidrofilniji PLGA zamijenjen je hidrofobnijim PLA manje molekulske mase, bez primjetnih promjena u srednjoj veličini i raspodjeli veličina čestica. Nisu uočene razlike u morfologiji različitih šarži čestica pripremljenih iz 2% otopina polimera. Sve su imale savršeno sferične oblike i glatke površine (sl. 3B). Čestice izrađene iz 5% otopine PLGA ipak su bile manje sferične, imale su blago naborane površine te spojeve dviju ili ponekad više čestica (sl. 3C).

Sl. 3: PLGA nanočestice. (A): Raspodjela veličina čestica pripremljenih pri koncentraciji polimera/snazi ultrazvučne obrade od 2%/ 32W, 5%/ 32W i 2%/ 25W%; vrijeme zadržavanja = 14 s. (B),(C): SEM snimci čestica pripremljenih iz 2, odnosno 5% otopina polimera. Vrijeme zadržavanja = 14s; snaga ultrazvučne obrade = 32W. Crtice predstavljaju 1 mikron.
(Studija i slike: © Freitas et al., 2006)

Diskusija i zaključak

Utvrđeno je da je ultrazvučna protočna ćelija dobro prikladna za proizvodnju biorazgradivih polimernih nanosfera zasnovanu na ekstrakciji/isparavanju otapala iz emulzije. Buduća istraživanja bit će usmjerena na povećanje razmjera procesa i povećanje unosa snage radi dobivanja još finijih emulzija. Osim toga, proučit će se prikladnost ćelije za pripremu emulzija tipa voda u ulju, npr. za daljnju obradu u mikrosfere napunjene lijekom.

Literatura

• 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.