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) fabricadas con poli(lactida-coglicolida) (PLGA) u otros materiales son sistemas muy eficaces para la administración de fármacos y antígenos, con un potencial inherente para la administración dirigida de dichos fármacos y antígenos. Los métodos actuales para producir NS de PLGA son procesos por lotes típicos y presentan dificultades a la hora de ampliarlos a escala industrial en condiciones estériles. En este artículo 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 tubos estériles de vidrio y Teflon®. El proceso puede llevarse a cabo en un sistema cerrado para evitar cualquier contaminación ambiental.

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

Método de producción de nanoesferas mediante ultrasonidos sin contacto

Las nanopartículas de PLGA 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) se produjeron mediante un proceso modificado de extracción y evaporación con disolvente. El PLGA disuelto en diclorometano (al 2 % o al 5 %) se dispersó en una solución acuosa de PVA al 0,5 % (p/p) mediante un novedoso montaje experimental que incluía una célula de ultrasonidos de flujo continuo sin contacto Dmini. La dispersión O/W de gran tamaño se premezcló primero con un agitador magnético y, a continuación, se homogeneizó en la célula ultrasónica de flujo continuo sin contacto Dmini (los caudales de las fases O y W eran de 1:8). Las nanogotas de PLGA y disolvente formadas inicialmente se solidificaron gradualmente durante su paso por los tubos, convirtiéndose en nanopartículas de PLGA. El endurecimiento final de las partículas se logró en un volumen mayor de solución de PVA al 0,5 %.

Célula 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 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 Tabla 1. Diámetro medio de las nanoesferas de PLGA 50:50 preparadas en diferentes condiciones. Media de dos lotes ± desviación absoluta.[/caption]

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).

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.
(Estudio e imágenes: © Freitas et al., 2006)

Análisis y conclusiones

Se ha comprobado que la célula ultrasónica de flujo continuo resulta muy adecuada para la producción de nanoesferas poliméricas biodegradables mediante extracción y evaporación en emulsión-disolvente. Las futuras investigaciones se centrarán en ampliar la escala del proceso y aumentar la potencia de entrada para obtener emulsiones aún más finas. Además, se estudiará la idoneidad de la célula para la preparación de emulsiones de tipo «agua en aceite», por ejemplo, para su posterior transformación en microesferas cargadas con fármacos.

Referencias