Biolagunevate nanosfääride tootmine

Biolagunevaid mikro- ja nanosfääre saab toota pidevas, kontaktivabas ja saastevabas protsessis, mida on võimalik hõlpsasti läbi viia steriilsetes tingimustes.

Sissejuhatus

Biolagunevad mikro- ja nanosfäärid (MS, NS), mis on valmistatud poli(laktiid-koglükoliidist) (PLGA) või muudest materjalidest, on väga tõhusad ravimite ja antigeenide kohaletoimetamise süsteemid, millel on omane potentsiaal ravimite ja antigeenide suunamiseks. Praegused PLGA NS tootmismeetodid on tüüpilised partiiprotsessid ning nende suuremasse mastaapi viimine steriilsetes tingimustes on keeruline. Siin tutvustame uudset ja elegantset meetodit PLGA nanosfääride tootmiseks pidevas, kontaktivabas ja saastevabas protsessis, mida on võimalik hõlpsasti läbi viia steriilsetes tingimustes. Kogu tootmisprotsessi vältel on toode otseses kontaktis ainult steriilse klaasi ja Teflon®-torudega. Protsessi saab läbi viia suletud süsteemis, et vältida igasugust keskkonnasaastet.

Nanoosakeste saastevaba sünteesi seadistuse skeem, kasutades Hielscheri kontaktivaba sonikeerimise läbivoolukambrit Dmini

Ultrahelil põhinev kontaktivaba nanosfääride tootmise meetod

PLGA50:50 nanoosakesed (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) toodeti modifitseeritud lahusti ekstraktsiooni/aurustamise protsessi abil. Diklorometaanis lahustatud PLGA (2 või 5%) dispergeeriti vesilahusesse, mis sisaldas 0,5% (w/w) PVA-d, kasutades uudset katseseadet, mis hõlmas kontaktivaba läbivoolu-ultraheli töötluse kambrit Dmini. Jäme O/W-dispersioon segati esmalt eelnevalt magnetsegajaga ning seejärel homogeniseeriti kontaktivabas ultraheli läbivoolukambris Dmini (O- ja W-faasi vooluhulgad olid vahekorras 1:8). Esialgu tekkinud PLGA-lahusti nanotilgad tahkusid torudes liikumise käigus järk-järgult, moodustades PLGA nanoosakesi. Osakeste lõplik kõvastamine toimus suuremas koguses 0,5% PVA lahuses.

Ultraheli kontaktivaba läbivoolukamber Dmini nanoosakeste saastevabaks sünteesiks

Tulemused

Keskmise läbimõõduga 485 nm nanoosakesi valmistati hõlpsasti 2% PLGA lahusest DCM-is 32W ultraheli töötluse võimsusel (tab. 1). Suuruse jaotus oli unimodaalne kerge sabaga (joon. 3A). Nanoosakeste suurused ulatusid 175-st 755 nm-ni vastavalt 10 ja 90% protsentiilidele. Tootmisprotsessi korratavus oli järjepidevalt hea, mida kajastas keskmise osakeste läbimõõdu vaid väike varieeruvus. Vähendamine Tabel 1. PLGA50:50 nanosfääride keskmine läbimõõt, mis on valmistatud erinevatel tingimustel. Kahe partii keskmine ± absoluutne hälve.[/caption]

Lõpuks vahetati hüdrofiilsem PLGA hüdrofoobsema ja väiksema molekulmassiga PLA vastu ilma märgatavate muutusteta osakeste keskmises suuruses ja suuruse jaotuses. 2% polümeerilahustest valmistatud erinevate osakeste partiide morfoloogias erinevusi ei täheldatud. Kõik need olid täiuslikult sfäärilise kujuga ja siledate pindadega (joon. 3B). 5% PLGA lahusest valmistatud osakesed olid aga vähem sfäärilised, nende pinnad olid kergelt kortsulised ning esines kahe või mõnikord enama osakese sulandumist (joon. 3C).

Joon. 3: PLGA nanoosakesed. (A): Osakeste suuruse jaotus, mis on valmistatud polümeeri kontsentratsiooni/ ultraheli töötluse võimsuse juures 2%/ 32W, 5%/ 32W ja 2%/ 25W%; viibeaeg = 14 s. (B),(C): SEM-pildid osakestest, mis on valmistatud vastavalt 2 ja 5% polümeerilahusest. Viibeaeg = 14s; ultraheli töötluse võimsus = 32W. Mõõtjooned tähistavad 1 mikronit.
(Uuring ja pildid: © Freitas et al., 2006)

Arutelu ja järeldus

Ultraheli läbivoolukamber osutus sobivaks biolagunevate polümeersete nanosfääride tootmiseks, mis põhineb emulsiooni-lahusti ekstraktsioonil/aurustamisel. Edasine uurimistöö suunatakse protsessi mastaabi suurendamisele ja võimsuse sisendi suurendamisele, et saada veelgi peenemaid emulsioone. Lisaks uuritakse kambri sobivust vee-õlis-emulsioonide valmistamiseks, näiteks nende edasiseks töötlemiseks ravimit sisaldavateks mikrosfäärideks.

Kirjandus

• 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.