Producción de nanoesferas biodegradables
Las microesferas y nanoesferas biodegradables pueden producirse en un proceso continuo, sin contacto ni contaminación, que puede llevarse a cabo fácilmente en condiciones estériles.
Introducción
Las microesferas y nanoesferas biodegradables (MS, NS) de poli(lactida-coglicolida) (PLGA) u otros materiales son sistemas muy potentes de administración de fármacos y antígenos con un potencial inherente de selección de fármacos y antígenos. Los métodos actuales para producir PLGA NS son los típicos procesos por lotes y adolecen de dificultades de ampliación en condiciones estériles. Aquí presentamos un método novedoso y elegante para producir PLGA NS de forma continua, por contacto y en condiciones estériles. proceso sin contaminación que puede funcionar fácilmente en condiciones estériles. Durante todo el proceso de fabricación, el producto sólo está en contacto directo con tubos estériles de vidrio y Teflon®. El proceso puede realizarse en un sistema cerrado para evitar cualquier contaminación ambiental.
métodos
Las nanopartículas de PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) se produjeron mediante un proceso modificado de extracción/evaporación con disolventes [1]. El PLGA disuelto en diclorometano (2 o 5%) se dispersó en una solución acuosa de PVA al 0,5% (p/p) mediante un novedoso montaje experimental que implicaba un flujo sin contacto a través de una cámara de evaporación. célula de ultrasonidos. La dispersión gruesa de O/W se premezcló primero con un agitador magnético y después se homogeneizó en el célula de flujo ultrasónico (los caudales de las fases O y W eran de 1:8). Las nanodrojitas de disolvente PLGA formadas inicialmente se solidificaron gradualmente durante el paso por los tubos para convertirse en nanopartículas de PLGA. El endurecimiento final de las partículas se consiguió en un volumen mayor de solución de PVA al 0,5%.
Fig. 1: Montaje experimental para la producción de nanoesferas de PLGA
Fig. 2: Diseño de célula de flujo ultrasónico
Resultados
Se prepararon fácilmente nanopartículas con un diámetro medio de 485 nm a partir de una solución de PLGA al 2% en DCM a una potencia de sonicación de 32 W (Tab. 1). La distribución de tamaños fue monomodal 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 refleja la escasa variabilidad del diámetro medio de las partículas. La reducción del de emulsión El tiempo de permanencia en el campo sónico de 14 a 7s sólo tuvo un impacto menor en el tamaño de las nanopartículas. Sin embargo, una reducción de la potencia de sonicación de 32 a 25 W produjo un aumento significativo del tamaño medio de partícula de 485 a 700 nm, causado por una cola más pronunciada de la curva de distribución de tamaños (Fig. 3A). Se observó un aumento menos destacado, aunque significativo, del tamaño medio de las partículas de 485 a 600 nm cuando se utilizó una solución de PLGA al 5% en lugar de al 2%.
Por último, el PLGA, más hidrófilo, se intercambió por el PLA, más hidrófobo y de menor peso molecular, sin que se produjeran cambios apreciables en el tamaño medio y la distribución del tamaño de las partículas. No se observaron diferencias en la morfología de los distintos lotes de partículas preparadas a partir de soluciones poliméricas al 2%. Todas presentaban formas perfectamente esféricas y superficies lisas (Fig. 3B). Sin embargo, las partículas preparadas a partir de la solución de PLGA al 5% eran menos esféricas, mostraban superficies ligeramente arrugadas y fusiones de dos o a veces más partículas (Fig. 3C).
Tabla 1. Diámetro medio de las nanoesferas de PLGA50:50 preparadas en diferentes condiciones. Media de dos lotes ± desviación absoluta.
Fig. 3: Nanopartículas de PLGA. (A): Distribución de tamaños de las partículas preparadas a una concentración de polímero/potencia de sonicación del 2%/ 32W, 5%/ 32W y 2%/ 25W%; tiempo de residencia = 14 s. (B),(C): Imágenes SEM de partículas preparadas a partir de soluciones de polímero al 2 y 5%, respectivamente. Tiempo de residencia = 14 s; potencia de sonicación = 32 W. Las barras representan 1 micra.
Debate y conclusiones
El célula de flujo ultrasónico para la producción de nanoesferas poliméricas biodegradables mediante emulsión, extracción con disolvente y evaporación. En el futuro, la investigación se centrará en la ampliación del proceso y el aumento de la potencia de entrada para producir emulsiones aún más finas. Además, se estudiará la idoneidad de la célula para la preparación de emulsiones de agua en aceite. Emulsionespor ejemplo, para su posterior transformación en microesferas cargadas de fármacos.
Referencias
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:A Fast and Simple Method for Producing Biodegradable Nanospheres, en: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (página 28)
Esta información se presentó en la Sociedad Suiza de Biomateriales
Fig. 2: Diseño einer Ultraschall-Durchflusszelle
Ergebnisse
Los nanopartículas con un grosor de 485 nm pueden obtenerse completamente a partir de una solución de PLGA al 2% en DCM con una potencia de carga de 32 W (Tab. 1). La reducción del tamaño es monomodal con un ligero aumento de la curva (Fig. 3A). Entsprechend des Perzentilwertes von 10 und 90% erstreckte sich die Nanopartikelgröße von 175 bis 755nm. La fiabilidad del proceso de producción fue muy buena, lo que se explica por la escasa variabilidad de los parámetros de fabricación. Una reducción de la duración de los pagos, con emulsión El tamaño del nanopartícula apenas se ve afectado por el hecho de que sólo se hayan utilizado 14 o 7 segundos en el campo de ultrasonidos. Un aumento de la potencia de calentamiento de 32 a 25 W conlleva una variación más pronunciada de los valores parciales de 485 a 700 nm, que se consigue mediante un cambio gradual de la curva de medición del tamaño (Fig. 3A). Un no tan marcado, pero sin embargo beachtenswerter Anstieg der durchschnittlichen Partikelgröße von 485 auf 600nm konnte festgestellt werden, wenn anstatt einer 2% eine 5% PLGA-Lösung verwendet wurde. Por otra parte, el PLGA hidrófilo se enfrentó al PLA hidrófobo, que tenía un peso molecular menor, aunque no se observaron cambios significativos en el grosor de las partículas ni en la reducción del grosor. En su morfología, los distintos lotes que contienen un 2% de polímeros no presentan diferencias. Todos los lotes presentaban formas de cavidad perfectas y superficies brillantes (Fig. 3B). Los fragmentos fabricados con una solución de PLGA al 5% presentan formas de cápsula menos perfectas, capas superficiales ligeramente débiles y la fusión de dos o más fragmentos (Fig. 3C).
Tabla 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Fig. 3: Nanopartículas de PLGA. (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. Las balizas sólo miden 1 micrómetro.
Discusión y resolución de conflictos
Muere Ultraschall-Durchflusszelle se ha desarrollado especialmente para la fabricación de nanomateriales poliméricos de origen biológico basados en la extracción/evaporación de soluciones de emulsión. La investigación futura en este campo se centrará en el aumento de escala del proceso, así como en la reducción de la distancia de fluencia para obtener emulsiones más finas. Por otra parte, su capacidad de adaptación a la producción de Wasser-in-Öl-.Emulsiones untersucht, z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Literatur
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:A Fast and Simple Method for Producing Biodegradable Nanospheres, en: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (página 28)
Este artículo ha sido publicado por la Sociedad Suiza de Biomateriales.