Biolagunevate nanosfääride tootmine
Biolagunevaid mikro- ja nanosfääre on võimalik toota pideva, kontakti- ja saastevaba protsessiga, mida saab hõlpsasti läbi viia steriilsetes tingimustes.
Sissejuhatus
Polü(laktiid-koglükoliid) (PLGA) või muudest materjalidest valmistatud biolagunevad mikro- ja nanosfäärid (MS, NS) on väga tugevad ravimite ja antigeenide manustamissüsteemid, millel on omane potentsiaal ravimite ja antigeenide sihtimiseks. Praegused PLGA NS tootmise meetodid on tüüpilised partiiprotsessid ja neil on steriilsetes tingimustes raskusi skaleerimisega. Siin tutvustame uudset ja elegantset meetodit PLGA NS tootmiseks pidevas, kontakt- ja Saastumisvaba protsess mida saab hõlpsasti käitada steriilsetes tingimustes. Kogu tootmisprotsessi jooksul on toode otseses kontaktis ainult steriilse klaasi ja teflontorudega®. Protsessi saab läbi viia suletud süsteemis, et vältida keskkonna saastumist.
Meetodid
PLGA50:50 nanoosakesed (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) toodeti modifitseeritud lahustiga ekstraheerimise/aurustamise protsessi abil [1]. Diklorometaanis (2 või 5%) lahustatud PLGA dispergeeriti 0,5% (massiprotsent) PVA-lahuses uudse eksperimentaalse seadistuse abil, mis hõlmas kontaktivaba läbivoolu ultraheli rakk. Jäme O/W-dispersioon segati kõigepealt magnetsegajaga ja seejärel homogeniseeriti Ultraheli läbivoolu rakk (O- ja W-faaside voolukiirused olid 1:8). Algselt moodustunud PLGA-lahustiga nanodropletid tahkestusid järk-järgult torudes läbimise ajal, et saada PLGA nanoosakesteks. Osakeste lõplik kõvenemine saavutati suuremas mahus 0,5% PVA lahuses.
Joonis 1: Eksperimentaalne ülesehitus PLGA nanosfääride tootmiseks
Joonis 2: disain Ultraheli läbivoolu rakk
Tulemused
Nanoosakesed, mille keskmine läbimõõt oli 485 nm, valmistati kergesti 2% PLGA lahusest DCM-is 32W ultrahelitöötlusvõimsusega (tabel 1). Suuruse jaotus oli monomodaalne, kerge sabaga (joonis 3A). Nanoosakeste suurused ulatusid 175 kuni 755 nm-ni vastavalt 10 ja 90% protsentiilidele. Tootmisprotsessi korratavus oli püsivalt hea, mida peegeldab vaid väike varieeruvus osakeste keskmises läbimõõdus. Langetamine emulsioonid viibeaeg heliväljas 14 kuni 7s mõjutas nanoosakeste suurust vaid vähesel määral. Ultrahelitöötlusvõimsuse vähenemine 32-lt 25W-le tõi aga kaasa keskmise osakeste suuruse olulise suurenemise 485-lt 700nm-le, mis on tingitud suuruse jaotuskõvera tugevamast sabast (joonis 3A). Vähem silmapaistev, kuigi osakeste keskmise suuruse märkimisväärne suurenemine 485-lt 600 nm-le leiti, kui kasutati 5% -list PLGA-lahust 2% PLGA lahuse asemel.
Lõpuks vahetati hüdrofiilsem PLGA hüdrofoobsema ja väiksema molekulmassiga PLA vastu ilma märgatavate muutusteta osakeste keskmises suuruse ja suuruse jaotuses. 2% polümeerilahustest valmistatud osakeste erinevate partiide morfoloogias erinevusi ei täheldatud. Neil kõigil olid täiesti sfäärilised kujundid ja siledad pinnad (joonis 3B). 5% PLGA lahusest valmistatud osakesed olid aga vähem sfäärilised, näitasid kergelt kortsulisi pindu ja kahe või mõnikord enama osakese sulandumist (joonis 3C).
Tabel 1. PLGA50:50 nanosfääride keskmine läbimõõt, mis on valmistatud erinevates tingimustes. Kahe partii keskmine ± absoluutne hälve.
Joonis 3: PLGA nanoosakesed. (A): osakeste suuruse jaotus, mis on valmistatud polümeeri kontsentratsioonil / ultrahelitöötlusvõimsusel 2% / 32W, 5% / 32W ja 2% / 25W%; viibeaeg = 14 s. (B),(C): SEM pildid osakestest, mis on valmistatud vastavalt 2 ja 5% polümeerilahustest. Viibeaeg = 14s; ultrahelitöötluse võimsus = 32W. Baarid esindavad 1 mikronit.
Arutelu ja järeldused
See on Ultraheli läbivoolu rakk leiti, et see sobib hästi biolagunevate polümeersete nanosfääride emulsioonil-lahustiga ekstraheerimisel/aurustamisel põhinevaks tootmiseks. Tulevased uuringud on suunatud protsessi laiendamisele ja sisendvõimsuse suurendamisele, et saada veelgi peenemaid emulsioone. Lisaks on raku sobivus vee-õli valmistamiseks Emulsioonid, nt edasiseks töötlemiseks uimastitega koormatud mikrosfäärideks.
Kirjandus
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Kiire ja lihtne meetod biolagunevate nanosfääride tootmiseks: Euroopa rakud ja materjalid Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (lk 28)
See teave esitati Šveitsi biomaterjalide ühingule
Joonis 2: Disain einer Ultraschall-Durchflusszelle
Ergebnisse
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 (joonis 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 Emulsioon 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 (joonis 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 (joonis 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (joonis 3C).
Tabel 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Joonis 3: PLGA nanoosakesed. 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
surema Ultraschall-Durchflusszelle wurde speziell für die Emulsion-Lösungsmittel-Extraction / 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-Emulsioon 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.:Kiire ja lihtne meetod biolagunevate nanosfääride tootmiseks: Euroopa rakud ja materjalid Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (lk 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.