ייצור ננו-ספירות מתכלות

מיקרו-וננו-ספירות מתכלות יכולות להיות מיוצרות בתהליך רציף, ללא מגע וללא זיהום, שניתן להריץ בקלות בתנאים סטריליים.

מבוא

מיקרו-וננו-כדורים (MS, NS) מתכלים ביולוגית, העשויים מפולי(לקטיד-קוגליקוליד) (PLGA) או מחומרים אחרים, מהווים מערכות העברה יעילות ביותר של תרופות ואנטיגנים, בעלות פוטנציאל מובנה לכוונון מדויק של התרופה והאנטיגן. השיטות הקיימות לייצור NS מ-PLGA הן תהליכי אצווה טיפוסיים, והן נתקלות בקשיים בהגדלת היקף הייצור בתנאים סטריליים. במאמר זה אנו מציגים שיטה חדשנית ואלגנטית לייצור ננו-כדורים מ-PLGA בתהליך רציף, נטול מגע ונטול זיהום, שניתן להפעיל בקלות בתנאים סטריליים. לאורך כל תהליך הייצור, המוצר נמצא במגע ישיר אך ורק עם צינורות זכוכית ו-Teflon® סטריליים. ניתן להפעיל את התהליך במערכת סגורה כדי למנוע כל זיהום סביבתי.

תרשים של מערך הניסוי לסינתזה נטולת זיהום של חלקיקים ננומטריים באמצעות תא הזרימה Dmini של Hielscher, המבוסס על טכנולוגיית סוניקציה ללא מגע

שיטה לייצור ננו-כדורים ללא מגע באמצעות אולטרה-סאונד

ננו-חלקיקים מסוג PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) הופקו באמצעות תהליך מיצוי/אידוי בממס שעבר שינוי. PLGA המומס בדיכלורומתאן (2% או 5%) פוזר בתמיסת PVA מימית בריכוז של 0.5% (משקל/משקל) באמצעות מערך ניסויי חדשני הכולל תא אולטראסוניקה מסוג Dmini עם זרימה רציפה וללא מגע. תערובת ה-O/W הגסה עורבבה תחילה באמצעות מערבל מגנטי ולאחר מכן הומוגניזציה בתא זרימה אולטראסוני ללא מגע מסוג Dmini (קצב הזרימה של שלבי ה-O וה-W עמד על 1:8). הננו-טיפות של PLGA-ממס שנוצרו בתחילה התמצקו בהדרגה במהלך המעבר בצינורות והפכו לננו-חלקיקי PLGA. ההתקשות הסופית של החלקיקים הושגה בנפח גדול יותר של תמיסת PVA בריכוז 0.5%.

תא זרימה אולטראסוני ללא מגע מדגם Dmini לייצור חלקיקים ננומטריים נטולי זיהום

תוצאות

ננו-חלקיקים בקוטר ממוצע של 485 ננומטר הוכנו בקלות מתמיסת PLGA של 2% ב-DCM בהספק סוניקציה של 32W (Tab. 1). התפלגות הגודל הייתה חד-מודאלית עם זנב קל (איור 3A). גודלי ננו-חלקיקים התרחבו מ-175 ננומטר ל-755 ננומטר לפי אחוזונים 10% ו-90%. יכולת החזרה של תהליך הייצור הייתה טובה באופן עקבי, כפי שמשתקף על ידי שונות קלה בלבד בקוטר החלקיקים הממוצע. הורדת טבלה 1. הקוטר הממוצע של ננו-כדורים מסוג PLGA50:50 שהוכנו בתנאים שונים. הממוצע של שתי אצוות ± סטיית תקן.[/caption]

לבסוף, ה-PLGA ההידרופילי יותר הוחלף ב-PLA הידרופובי יותר ובמשקל מולקולרי נמוך יותר ללא שינויים ניכרים בגודל הממוצע של החלקיקים ובהתפלגות הגודל. לא נצפו הבדלים במורפולוגיה של אצוות שונות של חלקיקים שהוכנו מתמיסות פולימריות 2%. כולם הציגו צורות כדוריות מושלמות ומשטחים חלקים (איור 3B). החלקיקים העשויים מתמיסת PLGA 5%, לעומת זאת, היו פחות כדוריים, הראו משטחים מקומטים מעט, ואיחוי של שני חלקיקים ולעיתים יותר (איור 3C).

איור 3: ננו-חלקיקי PLGA. (A): התפלגות גודל של חלקיקים שהוכנו בעוצמת פולימר / סוניקציה של 2%/ 32W, 5%/ 32W ו- 2%/ 25W%; זמן מגורים = 14 S. (B),(C): תמונות SEM של חלקיקים שהוכנו מתמיסות פולימר 2 ו-5%, בהתאמה. זמן מגורים = 14 שניות; עוצמת סוניקציה = 32W. העמודות מייצגות 1 מיקרון.
(מחקר ותמונות: © Freitas et al., 2006)

דיון ומסקנות

נמצא כי התא הזרימה האולטראסוני מתאים היטב לייצור ננו-כדורים פולימריים מתכלים באמצעות מיצוי/אידוי באמצעות אמולסיה וממס. המחקר העתידי יתמקד בהגדלת היקף התהליך ובהגברת צריכת החשמל כדי להשיג תחליבים עדינים עוד יותר. בנוסף, תיבדק התאמת התא להכנת תחליבי "מים בשמן", למשל לצורך עיבוד נוסף למיקרו-כדורים המכילים תרופות.

ספרות