Výroba biologicky odbouratelných nanokuliček

Biologicky odbouratelné mikro- a nanokuličky lze vyrábět v kontinuálním, bezkontaktním a bezkontaminačním procesu, který lze snadno provádět za sterilních podmínek.

Úvod

Biologicky rozložitelné mikro- a nanočástice (MS, NS) vyrobené z poly(laktidu-koglykolidu) (PLGA) nebo jiných materiálů představují velmi účinné systémy pro dodávání léčiv a antigenů s přirozeným potenciálem pro cílené podávání léčiv a antigenů. Současné metody výroby PLGA NS jsou typické dávkové procesy a narážejí na potíže s rozšířením výroby ve sterilních podmínkách. Zde představujeme novou a elegantní metodu výroby PLGA nanokuliček v kontinuálním procesu bez kontaktu a bez kontaminace, který lze snadno provádět ve sterilních podmínkách. Během celého výrobního procesu je produkt v přímém kontaktu pouze se sterilními skleněnými a teflonovými trubicemi. Proces lze provádět v uzavřeném systému, aby se zabránilo jakékoli kontaminaci z okolního prostředí.

Schéma uspořádání pro syntézu nanočástic bez kontaminace s využitím bezkontaktní ultrazvukové průtokové komory Dmini od společnosti Hielscher

Metoda bezkontaktní výroby nanokuliček pomocí ultrazvuku

Nančástice PLGA v poměru 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) byly vyrobeny pomocí modifikovaného procesu extrakce a odpařování rozpouštědla. PLGA rozpuštěné v dichlormethanu (2 nebo 5 %) bylo dispergováno ve vodném 0,5% (hmotnostním) roztoku PVA pomocí nového experimentálního uspořádání zahrnujícího bezkontaktní průtokovou ultrazvukovou komoru Dmini. Hrubá disperze typu O/W byla nejprve předem promíchána magnetickým míchadlem a poté homogenizována v bezkontaktní průtokové ultrazvukové komůrce Dmini (průtoky O- a W-fází byly v poměru 1:8). Zpočátku vzniklé nanokapičky PLGA v rozpouštědle se během průchodu trubicemi postupně zpevnily a proměnily se v nanočástice PLGA. Konečné zpevnění částic bylo dosaženo ve větším objemu 0,5% roztoku PVA.

Bezkontaktní ultrazvuková průtoková komora Dmini pro syntézu nanočástic bez kontaminace

Výsledky

Nanočástice se středním průměrem 485 nm byly snadno připraveny z 2% roztoku PLGA v DCM při sonikačním výkonu 32W (tab. 1). Distribuce velikosti byla monomodální s mírným chvostem (obr. 3A). Velikost nanočástic se rozšířila od 175 do 755 nm podle 10 a 90% percentilů. Opakovatelnost výrobního procesu byla konzistentně dobrá, což se projevovalo pouze malou variabilitou ve středním průměru částic. Snížení Tabulka 1. Průměrný průměr nanosfér PLGA50:50 připravených za různých podmínek. Průměr ze dvou šarží ± absolutní odchylka.[/caption]

Nakonec byla hydrofilní PLGA vyměněna za hydrofobní PLA s nižší molekulovou hmotností bez znatelných změn ve střední velikosti částic a distribuci velikosti. Nebyly pozorovány žádné rozdíly v morfologii různých šarží částic připravených z 2% polymerních roztoků. Všechny vykazovaly dokonale kulovité tvary a hladké povrchy (obr. 3B). Částice vyrobené z 5% roztoku PLGA však byly méně kulovité, vykazovaly mírně zvrásněný povrch a fúze dvou nebo někdy více částic (obr. 3C).

Obr. 3: Nanočástice PLGA. (A): Distribuce velikosti částic připravených při koncentraci polymeru / sonikačním výkonu 2% / 32W, 5% / 32W a 2% / 25W%; doba zdržení = 14 s. (B),(C): SEM obrázky částic připravených z 2 a 5% polymerních roztoků. Doba zdržení = 14s; sonikační výkon = 32W. Tyče představují 1 mikron.
(Studie a obrázky: © Freitas et al., 2006)

Diskuse a závěr

Ukázalo se, že ultrazvuková průtoková komora je velmi vhodná pro výrobu biologicky rozložitelných polymerních nanosfér metodou extrakce a odpařování pomocí emulze a rozpouštědla. Budoucí výzkum bude zaměřen na zvětšení měřítka procesu a zvýšení příkonu, aby bylo možné získat ještě jemnější emulze. Dále bude zkoumána vhodnost této komory pro přípravu emulzí typu voda v oleji, např. pro další zpracování na mikrosféry naplněné léčivem.

Literatura