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
Biorazgradive mikro- i nanosfere (MS, NS) napravljene od poli(laktid-koglikolida) (PLGA) ili drugih materijala su veoma moćni sistemi za isporuku lekova i antigena sa inherentnim potencijalom za ciljanje lekova i antigena. Sadašnje metode za proizvodnju PLGA NS su tipični serijski procesi i pate od poteškoća u povećanju u sterilnim uslovima. Ovdje predstavljamo novu i elegantnu metodu za proizvodnju PLGA NS u kontinuiranom, kontaktnom i proces bez kontaminacije koji se lako mogu koristiti u sterilnim uslovima. Tokom čitavog procesa proizvodnje proizvod je u direktnom kontaktu samo sa sterilnim staklenim i Teflon® cijevima. Proces se može izvoditi u zatvorenom sistemu kako bi se spriječila kontaminacija okoline.
metode
PLGA50:50 nanočestice (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) proizvedene su primjenom modificiranog procesa ekstrakcije/evaporacije otapala [1]. PLGA otopljen u dihlorometanu (2 ili 5%) dispergiran je u vodenoj 0,5% (w/w) PVA otopini pomoću nove eksperimentalne postavke koja uključuje beskontaktni protok ultrazvučna ćelija. Gruba O/W-disperzija je prvo prethodno izmiješana magnetnom miješalicom, a zatim homogenizirana u ultrazvučna protočna ćelija (brzine protoka O- i W-faze bile su 1:8). Prvobitno formirane nanokapljice PLGA rastvarača postepeno su se očvrsnule tokom prolaska u epruvetama da bi postale PLGA nanočestice. Konačno stvrdnjavanje čestica je postignuto u većoj zapremini 0,5% rastvora PVA.
Slika 1: Eksperimentalna postavka za proizvodnju PLGA nanosfera
Slika 2: Dizajn ultrazvučna protočna ćelija
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 emulzije vreme zadržavanja u zvučnom polju od 14 do 7s imalo je samo mali uticaj na veličinu nanočestica. Smanjenje snage ultrazvuka sa 32 na 25 W, međutim, rezultiralo je značajnim povećanjem srednje veličine čestica sa 485 na 700 nm, uzrokovano izraženijim zaostajanjem krivulje raspodjele veličine (slika 3A). Manje izraženo, iako značajno povećanje srednje veličine čestica sa 485 na 600 nm nađeno je kada se koristi 5% umjesto 2% otopine PLGA.
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).
Tabela 1. Srednji prečnik PLGA50:50 nanosfera pripremljenih u različitim uslovima. Srednja vrijednost dvije serije ± apsolutno odstupanje.
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.
Diskusija i zaključci
The ultrazvučna protočna ćelija je utvrđeno da je dobro prikladan za proizvodnju biorazgradivih polimernih nanosfera baziranu na ekstrakciji/isparavanju emulzije rastvaračem. Buduća istraživanja će biti usmjerena na proširenje procesa i povećanje ulazne snage kako bi se dobile još finije emulzije. Osim toga, pogodnost ćelije za pripremu vode u ulju emulzije, npr. za dalju obradu u mikrosfere napunjene lijekom, će se proučavati.
Književnost
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, HP; Gander, B.:Brza i jednostavna metoda za proizvodnju biorazgradivih nanosfera, u: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (stranica 28)
Ova informacija je predstavljena u Švicarskom društvu za biomaterijale
Sl. 2: Dizajn einer Ultraschall-Durchflusszelle
Ergebnisse
Nanopartikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 485nm konnten vollständig aus einer 2% PLGA-Lösung in DCM bei 32W Beschallungsleistung gewonnen werden (Tab. 1). Die Größenverteilung zeigt sich monomodal mit einem leicht verzögertem Auslaufen der Kurve (Fig. 3A). Entsprechend des Perzentilwertes von 10 und 90% erstreckte sich die Nanopartikelgröße von 175 bis 755nm. Die Wiederholbarkeit des Produktionsprozesses war durchwegs gut, was auf die nur geringe Variabilität des durchschnittlichen Partikeldurchmessers zurückzuführen ist. Eine Verringerung der Beschallungszeit, bei der die Emulzija statt 14 nur noch 7 Sekunden dem Ultraschallfeld ausgesetzt wird, hat nur wenig Auswirkung auf die Größe der Nanopartikel. Ein Herabsetzen der Beschallungsleistung von 32 auf 25W bewirkt hingegen einen beträchtlichen Anstieg des durchschnittlichen Partikeldurchmessers von 485 auf 700nm, der durch ein deutlicheres Verschieben der Größenverteilungskurve hervorgerufen wird (Fig. 3A). Ein nicht so markanter, aber trotzdem beachtenswerter Anstieg der durchschnittlichen Partikelgröße von 485 auf 600nm konnte festgestellt werden, wenn anstatt einer 2% eine 5% PLGA-Lösung verwendet wurde. Abschließend wurde das hydrophile PLGA gegen das hydrophobe PLA, welches zudem ein niedrigereres Molekulergewicht aufweist, ausgetauscht, wobei allerdings keine bemerkenswerten Veränderungen bezüglich der durchschnittlichen Partikelgröße und der Größenverteilung beobachtet werden können. In ihrer Morphologie zeigten die verschiedenen Batches, die eine 2% Polymerlösung enthielten, keine Unterschiede. Alle zeigten perfekte Kugelformen und glatte Oberflächen (Sl. 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (Fig. 3C).
Tabelle 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Sl. 3: PLGA Nanopartikel. (A): Größenverteilung bei Partikeln, die bei einer Polymerkonzentration/Beschallungsintensität von 2%/ 32W, 5%/ 32W und 2%/ 25W%; Verweilzeit = 14 s. (B),(C): SEM Bilder der Partikel, die aus 2% bzw. 5% Polymerlösungen vorbereitet wurden. Verweilzeit = 14s; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
umreti Ultraschall-Durchflusszelle wurde speziell für die Emulsion-Lösungsmittel-Extraktion / Evaporation basierte Herstellung von biologisch abbaubaren Polymer-Nanosphären entworfen. Die zukünftige Forschung auf diesem Gebiet wird auf ein Scale-up des Prozesses ausgerichtet sein, ebenso wie auf eine Steigerung des Leistungseintrages, um noch feinere Emulsionen zu erhalten. Zudem wird Zelle auf ihre Tauglichkeit bei der Herstellung von Wasser-in-Öl-Emulsionen Untersucht, Z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Književnost
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, HP; Gander, B.:Brza i jednostavna metoda za proizvodnju biorazgradivih nanosfera, u: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (stranica 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.