Παραγωγή βιοδιασπώμενων νανοσφαιριδίων
Τα βιοαποικοδομήσιμα μικροσφαιρίδια και νανοσφαιρίδια μπορούν να παραχθούν με μια συνεχή, χωρίς επαφή και μόλυνση διαδικασία, η οποία μπορεί εύκολα να λειτουργήσει υπό στείρες συνθήκες.
Εισαγωγή
Τα βιοαποικοδομήσιμα μικροσφαιρίδια και νανοσφαιρίδια (MS, NS) κατασκευασμένα από πολυ(λακτίδιο-κογλυκολίδιο) (PLGA) ή άλλα υλικά είναι πολύ ισχυρά συστήματα χορήγησης φαρμάκων και αντιγόνων με εγγενείς δυνατότητες στόχευσης φαρμάκων και αντιγόνων. Οι παρούσες μέθοδοι για την παραγωγή PLGA NS είναι τυπικές διαδικασίες παρτίδας και υποφέρουν από δυσκολίες αναβάθμισης υπό στείρες συνθήκες. Εδώ, παρουσιάζουμε μια νέα και κομψή μέθοδο για την παραγωγή PLGA NS σε μια συνεχή, επαφή- και Διαδικασία χωρίς μόλυνση που μπορεί εύκολα να λειτουργήσει υπό στείρες συνθήκες. Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας κατασκευής, το προϊόν βρίσκεται σε άμεση επαφή μόνο με αποστειρωμένο γυαλί και σωλήνες από τεφλόν®. Η διαδικασία μπορεί να εκτελεστεί σε κλειστό σύστημα για την πρόληψη οποιασδήποτε περιβαλλοντικής μόλυνσης.
Μεθόδους
Τα νανοσωματίδια PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) παρήχθησαν χρησιμοποιώντας μια τροποποιημένη διαδικασία εκχύλισης/εξάτμισης με διαλύτη [1]. Το PLGA διαλυμένο σε διχλωρομεθάνιο (2 ή 5%) διασκορπίστηκε σε υδατικό διάλυμα PVA 0,5% (w/w) μέσω της νέας πειραματικής διάταξης που περιλαμβάνει ροή χωρίς επαφή Κύτταρο υπερήχων. Η χονδροειδής διασπορά O/W αρχικά αναμειγνύεται με μαγνητικό αναδευτήρα και στη συνέχεια ομογενοποιείται στο υπερηχητικό κύτταρο ροής (οι ρυθμοί ροής των φάσεων O και W ήταν 1:8). Τα αρχικά σχηματισμένα νανοσταγονίδια διαλύτη PLGA στερεοποιήθηκαν σταδιακά κατά τη διάρκεια της διέλευσης στους σωλήνες για να γίνουν νανοσωματίδια PLGA. Η τελική σκλήρυνση των σωματιδίων επιτεύχθηκε σε μεγαλύτερο όγκο διαλύματος PVA 0,5%.
Σχήμα 1: Πειραματική διάταξη για την παραγωγή νανοσφαιριδίων PLGA
Σχήμα 2: Σχεδιασμός υπερηχητικό κύτταρο ροής
Αποτελέσματα
Νανοσωματίδια με μέση διάμετρο 485 nm παρασκευάστηκαν εύκολα από διάλυμα PLGA 2% σε DCM σε ισχύ υπερήχων 32W (Tab. 1). Η κατανομή μεγέθους ήταν μονοτροπική με ελαφρά ουρά (Εικ. 3Α). Τα μεγέθη νανοσωματιδίων εκτείνονταν από 175 έως 755 nm σύμφωνα με τα εκατοστημόρια 10 και 90%. Η επαναληψιμότητα της παραγωγικής διαδικασίας ήταν σταθερά καλή, όπως αντικατοπτρίζεται μόνο από τη μικρή μεταβλητότητα στη μέση διάμετρο σωματιδίων. Μείωση του Γαλάκτωμα Ο χρόνος παραμονής στο ηχητικό πεδίο από 14 έως 7 δευτερόλεπτα είχε μόνο μικρή επίδραση στο μέγεθος των νανοσωματιδίων. Μια μείωση της ισχύος υπερήχων από 32 σε 25W, ωστόσο, οδήγησε σε σημαντική αύξηση του μέσου μεγέθους σωματιδίων από 485 σε 700nm, που προκαλείται από μια πιο έντονη ουρά της καμπύλης κατανομής μεγέθους (Σχήμα 3Α). Μια λιγότερο εμφανής, αν και σημαντική αύξηση του μέσου μεγέθους σωματιδίων από 485 σε 600 nm βρέθηκε όταν χρησιμοποιήθηκε διάλυμα PLGA 5% αντί για 2%.
Τέλος, το πιο υδρόφιλο PLGA ανταλλάχθηκε με το πιο υδρόφοβο και χαμηλότερου μοριακού βάρους PLA χωρίς αξιοσημείωτες αλλαγές στο μέσο μέγεθος και την κατανομή μεγέθους των σωματιδίων. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στη μορφολογία των διαφόρων παρτίδων σωματιδίων που παρασκευάστηκαν από 2% πολυμερή διαλύματα. Όλα παρουσίαζαν τέλεια σφαιρικά σχήματα και λείες επιφάνειες (Εικ. 3Β). Τα σωματίδια που κατασκευάστηκαν από το διάλυμα PLGA 5%, ωστόσο, ήταν λιγότερο σφαιρικά, έδειξαν ελαφρώς ζαρωμένες επιφάνειες και συγχωνεύσεις δύο ή μερικές φορές περισσότερων σωματιδίων (Σχήμα 3C).
Πίνακας 1. Μέση διάμετρος νανοσφαιριδίων PLGA50:50 παρασκευασμένων υπό διαφορετικές συνθήκες. Μέσος όρος δύο παρτίδων ± απόλυτη απόκλιση.
Σχήμα 3: Νανοσωματίδια PLGA. (Α): Κατανομή μεγέθους σωματιδίων που παρασκευάζονται σε συγκέντρωση πολυμερούς / δύναμη υπερήχων 2% / 32W, 5% / 32W και 2% / 25W%. χρόνος παραμονής = 14 s. (B),(C): SEM εικόνες σωματιδίων παρασκευασμένων από διαλύματα πολυμερούς 2 και 5%, αντίστοιχα. Χρόνος παραμονής = 14s; ισχύς υπερήχων = 32W. Οι ράβδοι αντιπροσωπεύουν 1 micron.
Συζήτηση και συμπεράσματα
Ο υπερηχητικό κύτταρο ροής βρέθηκε ότι είναι κατάλληλο για την παραγωγή βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών νανοσφαιριδίων με βάση την εκχύλιση/εξάτμιση με βάση το γαλάκτωμα-διαλύτη. Η μελλοντική έρευνα θα κατευθυνθεί προς την κλιμάκωση της διαδικασίας και την αύξηση της εισροής ισχύος για την παραγωγή ακόμη λεπτότερων γαλακτωμάτων. Επιπλέον, η καταλληλότητα του κυττάρου για την παρασκευή νερού σε λάδι Γαλακτώματα, π.χ. για περαιτέρω επεξεργασία σε μικροσφαιρίδια φορτωμένα με φάρμακα, θα μελετηθεί.
Λογοτεχνία
Freitas, Σ.; Hielscher, Γ.; Merkle, Χ. Π.; Gander, Β.:A Fast and Simple Method for Production Biodegradable Nanospheres, στο: European Cells and Materials Vol. 7. Συμπλ. 2, 2004 (σελίδα 28)
Αυτές οι πληροφορίες παρουσιάστηκαν στην Ελβετική Εταιρεία Βιοϋλικών
Εικ. 2: Design einer Ultraschall-Durchflusszelle
Εργκέμπνισε
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 (Εικ. 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 γαλάκτωμα 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 (Εικ. 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (Εικ. 3C).
Tabelle 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Εικόνα 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
πεθαίνω 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, Ζ. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Λογοτεχνία
Freitas, Σ.; Hielscher, Γ.; Merkle, Χ. Π.; Gander, Β.:A Fast and Simple Method for Production Biodegradable Nanospheres, στο: European Cells and Materials Vol. 7. Συμπλ. 2, 2004 (σελίδα 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.