Production de nanosphères biodégradables

Les micro et nanosphères biodégradables peuvent être produites dans le cadre d'un processus continu, sans contact et sans contamination, qui peut être facilement mis en œuvre dans des conditions stériles.

Introduction

Les microsphères et nanosphères (MS, NS) biodégradables à base de poly(lactide-coglycolide) (PLGA) ou d’autres matériaux constituent des systèmes d’administration de médicaments et d’antigènes très efficaces, dotés d’un potentiel inhérent de ciblage des médicaments et des antigènes. Les méthodes actuelles de production de NS en PLGA sont généralement des procédés discontinus et posent des difficultés de transposition à plus grande échelle dans des conditions stériles. Nous présentons ici une méthode novatrice et élégante permettant de produire des nanosphères en PLGA selon un procédé continu, sans contact et sans contamination, pouvant être facilement mis en œuvre dans des conditions stériles. Tout au long du processus de fabrication, le produit n’entre en contact direct qu’avec du verre stérile et des tubes en Téflon®. Le procédé peut être mis en œuvre dans un système fermé afin d’éviter toute contamination environnementale.

Schéma de mise en place pour une synthèse sans contamination de nanoparticules à l'aide de la cellule d'écoulement à sonication sans contact Dmini de Hielscher

Procédé de production par ultrasons de nanosphères sans contact

Des nanoparticules de PLGA 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) ont été produites à l'aide d'un procédé modifié d'extraction par solvant et d'évaporation. Le PLGA dissous dans du dichlorométhane (à 2 ou 5 %) a été dispersé dans une solution aqueuse de PVA à 0,5 % (p/p) à l'aide d'un nouveau dispositif expérimental comprenant une cellule d'ultrasonisation à flux continu sans contact Dmini. La dispersion O/W grossière a d’abord été prémélangée à l’aide d’un agitateur magnétique, puis homogénéisée dans la cellule ultrasonique à flux continu sans contact Dmini (les débits des phases O et W étaient de 1:8). Les nanogouttelettes de PLGA-solvant initialement formées se sont progressivement solidifiées lors de leur passage dans les tubes pour devenir des nanoparticules de PLGA. Le durcissement final des particules a été réalisé dans un volume plus important de solution de PVA à 0,5 %.

Cellule de flux à ultrasons sans contact Dmini pour la synthèse de nanoparticules sans contamination

Résultats

Des nanoparticules d'un diamètre moyen de 485 nm ont été facilement préparées à partir d'une solution de PLGA à 2% dans du DCM à une puissance de sonication de 32W (Tab. 1). La distribution de taille était monomodale avec une légère queue (Fig. 3A). Les tailles des nanoparticules s'étendaient de 175 à 755 nm selon les percentiles 10 et 90%. La répétabilité du processus de production a toujours été bonne, comme le montre la faible variabilité du diamètre moyen des particules. L'abaissement de la Tableau 1. Diamètre moyen des nanosphères de PLGA 50:50 préparées dans différentes conditions. Moyenne de deux lots ± écart absolu.[/caption]

Enfin, le PLGA plus hydrophile a été remplacé par le PLA plus hydrophobe et de plus faible poids moléculaire sans changement notable de la taille moyenne et de la distribution des tailles des particules. Aucune différence n'a été observée dans la morphologie des différents lots de particules préparées à partir de solutions de polymères à 2%. Elles présentaient toutes des formes parfaitement sphériques et des surfaces lisses (Fig. 3B). En revanche, les particules préparées à partir de la solution de PLGA à 5% étaient moins sphériques, présentaient des surfaces légèrement ridées et des fusions de deux particules ou parfois plus (Fig. 3C).

Fig. 3 : Nanoparticules de PLGA. (A) : Distribution de la taille des particules préparées à une concentration de polymère/puissance de sonication de 2%/ 32W, 5%/ 32W, et 2%/ 25W% ; temps de séjour = 14 s. (B),(C) : Images SEM de particules préparées à partir de solutions de polymère à 2 et 5%, respectivement. Temps de séjour = 14s ; puissance de sonication = 32W. Les barres représentent 1 micron.
(Étude et photos : © Freitas et al., 2006)

Discussion et conclusion

La cellule à flux continu à ultrasons s'est révélée bien adaptée à la production de nanosphères polymères biodégradables par extraction et évaporation en émulsion-solvant. Les recherches futures porteront sur la mise à l'échelle du procédé et l'augmentation de la puissance d'entrée afin d'obtenir des émulsions encore plus fines. De plus, l'adéquation de la cellule à la préparation d'émulsions eau-dans-huile, par exemple en vue d'une transformation ultérieure en microsphères chargées de principes actifs, sera étudiée.

Littérature