Výroba biologicky odbouratelných nanosfér

Biologicky odbouratelné mikro- a nanosféry lze vyrábět kontinuálním, bezkontaktním a bezkontaminačním procesem, který lze snadno provádět za sterilních podmínek.

Úvod

Biologicky odbouratelné mikro- a nanosféry (MS, NS) vyrobené z poly(laktid-koglykolidu) (PLGA) nebo jiných materiálů jsou velmi účinné systémy pro dodávání léčiv a antigenů s inherentním potenciálem pro cílené dodávání léčiv a antigenů. Současné metody výroby PLGA NS jsou typické vsádkové procesy a potýkají se s obtížemi při převodu do většího měřítka za sterilních podmínek. Zde představujeme novou a elegantní metodu výroby PLGA nanosfér kontinuálním, bezkontaktním a bezkontaminačním procesem, který lze snadno provádět za sterilních podmínek. Během celého výrobního procesu je produkt v přímém kontaktu pouze se sterilními trubicemi ze skla a Teflonu®. Proces lze provádět v uzavřeném systému, aby se zabránilo jakékoli kontaminaci z okolního prostředí.

Schéma uspořádání pro bezkontaminační syntézu nanočástic pomocí bezkontaktní sonikační průtokové cely Dmini od Hielscher

Metoda ultrazvukové bezkontaktní výroby nanosfér

Nanočástice PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) byly vyrobeny modifikovaným procesem extrakce/odpařování rozpouštědla. PLGA rozpuštěný v dichlormethanu (2 nebo 5%) byl dispergován ve vodném 0,5% (w/w) roztoku PVA pomocí nového experimentálního uspořádání zahrnujícího bezkontaktní průtokovou ultrazvukovou celu Dmini. Hrubá disperze O/W byla nejprve předmíchána magnetickým míchadlem a poté homogenizována v bezkontaktní ultrazvukové průtokové cele Dmini (průtoky fází O a W byly v poměru 1:8). Původně vzniklé nanokapky PLGA a rozpouštědla během průchodu trubicemi postupně tuhly a přeměnily se na nanočástice PLGA. Konečného vytvrzení částic bylo dosaženo ve větším objemu 0,5% roztoku PVA.

Ultrazvuková bezkontaktní průtoková cela Dmini pro bezkontaminační syntézu nanočástic

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). Velikosti nanočástic se podle percentilů 10 a 90% pohybovaly od 175 do 755 nm. Opakovatelnost výrobního procesu byla trvale dobrá, což se projevilo pouze malou variabilitou středního průměru částic. Snížení Tabulka 1. Střední průměr nanosfér PLGA50:50 připravených za různých podmínek. Průměr ze dvou šarží ± absolutní odchylka.[/caption]

Nakonec byl hydrofilnější PLGA nahrazen hydrofobnější PLA s nižší molekulovou hmotností, aniž by došlo ke znatelným změnám střední velikosti částic a distribuce velikosti. V morfologii různých šarží částic připravených z 2% roztoků polymeru nebyly pozorovány žádné rozdíly. Všechny vykazovaly dokonale kulovitý tvar a hladký povrch (Obr. 3B). Částice vyrobené z 5% roztoku PLGA však byly méně kulovité, vykazovaly mírně zvrásněný povrch a srůsty 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 snímky částic připravených z 2, resp. 5% roztoků polymeru. Doba zdržení = 14s; sonikační výkon = 32W. Úsečky odpovídají 1 mikronu.
(Studie a snímky: © Freitas et al., 2006)

Diskuse a závěr

Bylo zjištěno, že ultrazvuková průtoková cela je velmi vhodná pro výrobu biologicky odbouratelných polymerních nanosfér založenou na extrakci/odpařování rozpouštědla z emulze. Budoucí výzkum se zaměří na převod procesu do většího měřítka a na zvýšení příkonu s cílem získat ještě jemnější emulze. Kromě toho bude zkoumána vhodnost cely pro přípravu emulzí typu voda v oleji, např. pro další zpracování na mikrosféry s obsahem léčiva.

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.