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
Biodegradabilní 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 cílení léčiv a antigenů. Současné metody výroby PLGA NS jsou typickými dávkovými procesy a trpí obtížemi při upscalingu za sterilních podmínek. Zde představujeme novou a elegantní metodu výroby PLGA NS v kontinuálním, kontaktním a Proces bez kontaminace které lze snadno spustit za sterilních podmínek. Během celého výrobního procesu je výrobek v přímém kontaktu pouze se sterilním sklem a teflonovými® trubicemi. Proces může být spuštěn v uzavřeném systému, aby se zabránilo jakékoli kontaminaci životního prostředí.
metody
Nanočástice PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) byly vyrobeny modifikovaným procesem extrakce/odpařování rozpouštědlem [1]. PLGA rozpuštěná v dichlormethanu (2 nebo 5 %) byla dispergována ve vodném 0,5% (hmotnostním) roztoku PVA pomocí nového experimentálního uspořádání zahrnujícího bezkontaktní průtok ultrazvuková buňka. Hrubá disperze O/W byla nejprve předem promíchána magnetickým míchadlem a poté homogenizována v Ultrazvuková průtočná cela (průtoky fází O a W byly 1:8). Původně vytvořené nanokapičky PLGA-rozpouštědla během průchodu zkumavkami postupně tuhly a stávaly se z nich nanočástice PLGA. Konečného vytvrzení částic bylo dosaženo ve větším objemu 0,5% roztoku PVA.
Obr. 1: Experimentální uspořádání pro výrobu PLGA nanokuliček
Obr. 2: Návrh Ultrazvuková průtočná cela
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 emulze je Doba setrvání ve zvukovém poli od 14 do 7 s měla jen malý vliv na velikost nanočástic. Snížení výkonu ultrazvuku z 32 na 25 W však vedlo k významnému zvýšení průměrné velikosti částic ze 485 na 700 nm, což bylo způsobeno výraznějším zatroubením křivky distribuce velikosti (obr. 3A). Méně výrazné, i když významné zvýšení průměrné velikosti částic ze 485 na 600 nm bylo zjištěno při použití 5% místo 2% roztoku PLGA.
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).
Tabulka 1. Průměrný průměr nanokuliček PLGA50:50 připravených za různých podmínek. Průměr dvou šarží ± absolutní odchylkou.
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.
Diskuse a závěry
Ten Ultrazvuková průtočná cela Bylo zjištěno, že je vhodný pro extrakci emulzí a rozpouštědlem/výrobu biodegradabilních polymerních nanokuliček založenou na odpařování. Budoucí výzkum bude zaměřen na rozšíření procesu a zvýšení příkonu, aby se získaly ještě jemnější emulze. Kromě toho vhodnost článku pro přípravu vody v oleji emulze, např. pro další zpracování do mikrosfér s obsahem léčiva.
Literatura
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Rychlá a jednoduchá metoda výroby biologicky rozložitelných nanokuliček, in: Evropské buňky a materiály sv. 7. Suppl. 2, 2004 (str. 28)
Tyto informace byly prezentovány na konferenci Swiss Society of Biomaterials