Biohajoavien nanopallojen tuottaminen
Biohajoavia mikro- ja nanopalloja voidaan tuottaa jatkuvassa, kosketuksettomassa ja kontaminaatiottomassa prosessissa, jota voidaan helposti käyttää steriileissä olosuhteissa.
Johdanto
Biohajoavat mikro- ja nanopallot (MS, NS), jotka on valmistettu poly(laktidi-koglykolidista) (PLGA) tai muista materiaaleista, ovat erittäin tehokkaita lääkkeiden ja antigeenien annostelujärjestelmiä, joilla on luontainen potentiaali lääkkeiden ja antigeenien kohdentamiseen. Nykyiset menetelmät PLGA NS:n tuottamiseksi ovat tyypillisiä panosprosesseja, ja niitä on vaikea skaalata steriileissä olosuhteissa. Tässä esittelemme uuden ja tyylikkään menetelmän PLGA NS:n tuottamiseksi jatkuvassa, kontakti- ja Kontaminaatiovapaa prosessi jota voidaan helposti käyttää steriileissä olosuhteissa. Koko valmistusprosessin ajan tuote on suorassa kosketuksessa vain steriilien lasi- ja teflonputkien® kanssa. Prosessi voidaan suorittaa suljetussa järjestelmässä ympäristön saastumisen estämiseksi.
Menetelmät
PLGA50:50-nanohiukkaset (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) valmistettiin modifioidulla liuotinuutto-/haihdutusprosessilla [1]. Dikloorimetaaniin liuotettu PLGA (2 tai 5 %) dispergoitiin 0,5-prosenttiseen (w/w) PVA-vesiliuokseen uudella koejärjestelyllä, johon sisältyy kosketukseton läpivirtaus ultrasonication-solu. Karkea O/W-dispersio esisekoitetaan ensin magneettisekoittimella ja homogenoidaan sitten Ultraääni läpivirtaussolu (O- ja W-vaiheiden virtausnopeudet olivat 1:8). Alun perin muodostuneet PLGA-liuottimen nanopisarat jähmettyivät vähitellen putkien läpikulun aikana PLGA-nanohiukkasiksi. Hiukkasten lopullinen kovettuminen saavutettiin suuremmassa tilavuudessa 0,5% PVA-liuosta.
Kuva 1: Kokeellinen järjestely PLGA-nanopallojen tuotantoon
Kuva 2: Suunnittelu Ultraääni läpivirtaussolu
Tulokset
Nanohiukkaset, joiden keskimääräinen halkaisija oli 485 nm, valmistettiin helposti 2% PLGA-liuoksesta DCM: ssä 32 W: n sonikaatioteholla (välilehti 1). Kokojakauma oli monomodaalinen, ja siinä oli hieman pyrstöä (kuva 3A). Nanohiukkaskoot ulottuivat 175: stä 755 nm: iin 10 ja 90%: n persentiilien mukaan. Tuotantoprosessin toistettavuus oli jatkuvasti hyvä, mikä näkyi vain vähäisenä vaihteluna hiukkasten keskimääräisessä halkaisijassa. Laske emulsion Viipymäaika äänikentässä 14–7 sekuntia vaikutti vain vähän nanohiukkaskokoon. Sonikaatiotehon pienentäminen 32: sta 25 W: iin johti kuitenkin keskimääräisen hiukkaskoon merkittävään kasvuun 485: stä 700 nm: iin, mikä johtui kokojakaumakäyrän selvemmästä hännästä (kuva 3A). Vähemmän näkyvä, vaikkakin merkittävä kasvu keskimääräisessä hiukkaskoossa 485: stä 600 nm: iin havaittiin, kun käytettiin 5%: n PLGA-liuosta 2%: n sijasta.
Lopuksi hydrofiilisempi PLGA vaihdettiin hydrofobisempaan ja pienimolekyylipainoisempaan PLA:han ilman huomattavia muutoksia hiukkasten keskimääräisessä koossa ja kokojakaumassa. 2-prosenttisista polymeeriliuoksista valmistettujen eri hiukkaserien morfologiassa ei havaittu eroja. Niillä kaikilla oli täydellisen pallomainen muoto ja sileät pinnat (kuva 3B). 5-prosenttisesta PLGA-liuoksesta valmistetut hiukkaset olivat kuitenkin vähemmän pallomaisia, niissä oli hieman ryppyisiä pintoja ja kahden tai joskus useamman hiukkasen fuusioita (kuva 3C).
Taulukko 1. PLGA50:50-nanopallojen keskimääräinen halkaisija, joka on valmistettu eri olosuhteissa. Kahden erän ± absoluuttisen poikkeaman keskiarvo.
Kuva 3: PLGA-nanohiukkaset. (A): Polymeeripitoisuudella / sonikaatioteholla valmistettujen hiukkasten kokojakauma 2% / 32W, 5% / 32W ja 2% / 25W%; viipymäaika = 14 s. (B),(C): SEM-kuvat hiukkasista, jotka on valmistettu vastaavasti 2 ja 5% polymeeriliuoksista. Viipymäaika = 14 s; Sonikaatioteho = 32W. Palkit edustavat 1 mikronia.
Keskustelu ja johtopäätökset
Sitä Ultraääni läpivirtaussolu todettiin soveltuvan hyvin biohajoavien polymeeristen nanopallojen emulsio-liuotinuutto-/haihdutuspohjaiseen tuotantoon. Tuleva tutkimus suunnataan prosessin skaalaamiseen ja tehonsyötön lisäämiseen entistä hienompien emulsioiden tuottamiseksi. Lisäksi kennon soveltuvuus veden valmistukseen öljyssä Emulsiot, esimerkiksi jatkojalostusta lääkeainekuormitteisiksi mikropalloiksi, tutkitaan.
Kirjallisuus
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Nopea ja yksinkertainen menetelmä biohajoavien nanopallojen tuottamiseksi, julkaisussa: European Cells and Materials Vol. 7. Liite 2, 2004 (sivu 28)
Nämä tiedot esiteltiin Sveitsin biomateriaaliyhdistyksessä
Kuva 2: Suunnittelu 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 (Fig. 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 emulsio 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 (Fig. 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 (Fig. 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (Fig. 3C).
Taulukko 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Kuva 3: PLGA-nanohiukkaset. (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 = 14 s; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
kuolla Ultraschall-Durchflusszelle wurde speziell für die Emulsion-Lösungsmittel-Extraktion / 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-Emulsionen Untersucht, Z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Kirjailija
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Nopea ja yksinkertainen menetelmä biohajoavien nanopallojen tuottamiseksi, julkaisussa: European Cells and Materials Vol. 7. Liite 2, 2004 (sivu 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.