Producción de nanoesferas biodegradables

Las microesferas y nanoesferas biodegradables pueden producirse mediante un proceso continuo, sin contacto y libre de contaminación, que puede llevarse a cabo fácilmente en condiciones estériles.

Introducción

Las microesferas y nanoesferas biodegradables (MS, NS) de poly(lactide-coglycolide) (PLGA) u otros materiales son sistemas muy eficaces para la administración de fármacos y antígenos, con un potencial inherente para dirigirlos a sitios específicos. Los métodos actuales de producción de NS de PLGA son procesos típicos por lotes y presentan dificultades para su escalado en condiciones estériles. Aquí presentamos un método novedoso y elegante para producir nanoesferas de PLGA mediante un proceso continuo, sin contacto y libre de contaminación, que puede llevarse a cabo fácilmente en condiciones estériles. Durante todo el proceso de fabricación, el producto solo entra en contacto directo con vidrio y tubos de Teflon® estériles. El proceso puede llevarse a cabo en un sistema cerrado para evitar cualquier contaminación procedente del entorno.

Esquema del montaje para la síntesis de nanopartículas libre de contaminación mediante la celda de flujo Dmini de Hielscher para sonicación sin contacto

Método de producción de nanoesferas mediante ultrasonidos sin contacto

Se produjeron nanopartículas de PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) mediante un proceso modificado de extracción/evaporación del disolvente. El PLGA disuelto en diclorometano (2 o 5%) se dispersó en una solución acuosa de PVA al 0,5% (w/w) mediante un novedoso montaje experimental que incorpora una celda Dmini de ultrasonicación en flujo continuo sin contacto. La dispersión gruesa O/W se premezcló primero con un agitador magnético y después se homogeneizó en la celda de flujo ultrasónica sin contacto Dmini (la relación entre los caudales de las fases O y W fue de 1:8). Las nanogotas de PLGA y disolvente formadas inicialmente se solidificaron gradualmente durante su paso por los tubos hasta convertirse en nanopartículas de PLGA. El endurecimiento final de las partículas se logró en un volumen mayor de solución de PVA al 0,5%.

Celda de flujo ultrasónica sin contacto Dmini para la síntesis de nanopartículas libre de contaminación

Resultados

Se prepararon fácilmente nanopartículas con un diámetro medio de 485 nm a partir de una solución de PLGA al 2% en DCM con una potencia de sonicación de 32 W (Tab. 1). La distribución de tamaños fue unimodal, con una ligera cola (Fig. 3A). Los tamaños de las nanopartículas oscilaron entre 175 y 755 nm, según los percentiles 10 y 90%. La repetibilidad del proceso de producción fue sistemáticamente buena, como demuestra la escasa variabilidad del diámetro medio de las partículas. La reducción de Tabla 1. Diámetro medio de las nanoesferas de PLGA50:50 preparadas en distintas condiciones. Media de dos lotes ± desviación absoluta.[/caption]

Por último, el PLGA, más hidrófilo, se sustituyó por PLA, más hidrófobo y de menor peso molecular, sin cambios apreciables en el tamaño medio de las partículas ni en la distribución de tamaños. No se observaron diferencias en la morfología de los distintos lotes de partículas preparados a partir de soluciones de polímero al 2%. Todas presentaban formas perfectamente esféricas y superficies lisas (Fig. 3B). Sin embargo, las partículas obtenidas a partir de la solución de PLGA al 5% eran menos esféricas, presentaban superficies ligeramente arrugadas y mostraban fusiones de dos o, en ocasiones, más partículas (Fig. 3C).

Fig. 3: Nanopartículas de PLGA. (A): Distribución de tamaños de las partículas preparadas con una concentración de polímero/ potencia de sonicación de 2%/ 32 W, 5%/ 32 W y 2%/ 25 W%; tiempo de residencia = 14 s. (B),(C): Imágenes de SEM de partículas preparadas a partir de soluciones de polímero al 2 y 5%, respectivamente. Tiempo de residencia = 14s; potencia de sonicación = 32 W. Las barras representan 1 micra.
(Estudio e imágenes: © Freitas et al., 2006)

Discusión y conclusión

Se comprobó que la celda de flujo ultrasónica es muy adecuada para la producción de nanoesferas poliméricas biodegradables mediante emulsificación y extracción/evaporación del disolvente. Las futuras investigaciones se orientarán al escalado del proceso y al aumento de la potencia suministrada para obtener emulsiones aún más finas. Además, se estudiará la idoneidad de la celda para preparar emulsiones de agua en aceite, por ejemplo, para su posterior procesamiento en microesferas cargadas con fármacos.

Bibliografía

• 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.