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-ספירות מתכלות (MS, NS) העשויות מפולי(לקטיד-קוגליקוליד) (PLGA) או חומרים אחרים הן מערכות העברת תרופות ואנטיגנים חזקות מאוד עם פוטנציאל מובנה למיקוד תרופות ואנטיגן. השיטות הנוכחיות לייצור PLGA NS הן תהליכי אצווה טיפוסיים וסובלות מקשיים של שדרוג בתנאים סטריליים. כאן, אנו מציגים שיטה חדשנית ואלגנטית לייצור PLGA NS באופן רציף, מגע - ו תהליך ללא זיהום שניתן להפעיל בקלות בתנאים סטריליים. במהלך כל תהליך הייצור, המוצר נמצא במגע ישיר רק עם זכוכית סטרילית ושפופרות טפלון®. התהליך יכול להתבצע במערכת סגורה כדי למנוע כל זיהום סביבתי.
שיטות
ננו-חלקיקים PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) יוצרו באמצעות תהליך מיצוי/אידוי ממס שונה [1]. PLGA מומס בדיכלורומתאן (2 או 5%) פוזר בתמיסת PVA מימית של 0.5% (w/w) באמצעות מערך ניסיוני חדשני הכולל זרימה ללא מגע תא אולטרסוניקציה. פיזור O/W גס עורבב תחילה על ידי מערבל מגנטי ולאחר מכן הומוגני ב תא זרימה קולי (קצבי הזרימה של פאזות O ו-W היו ב-1:8). הננו-טיפות הממסות PLGA שנוצרו בתחילה התמצקו בהדרגה במהלך המעבר בצינורות והפכו לננו-חלקיקי PLGA. התקשות סופית של החלקיקים הושגה בנפח גדול יותר של 0.5% תמיסת PVA.
איור 1: מערך ניסיוני לייצור ננו-ספירות PLGA
איור 2: תכנון של תא זרימה קולי
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 emulsion’s לזמן השהייה בשדה הקולי מ-14 עד 7 שניות הייתה השפעה מינורית בלבד על גודל הננו-חלקיקים. עם זאת, הפחתה של עוצמת הסוניקציה מ-32 ל-25 ואט הביאה להגדלה משמעותית של גודל החלקיקים הממוצע מ-485 ל-700 ננומטר, כתוצאה מזנב בולט יותר של עקומת התפלגות הגודל (איור 3A). עלייה פחות בולטת, אם כי משמעותית, בגודל החלקיקים הממוצע מ-485 ל-600 ננומטר נמצאה בעת שימוש בתמיסת PLGA של 5% במקום 2%.
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).
טבלה 1. קוטר ממוצע של ננוספירות PLGA50:50 שהוכנו בתנאים שונים. ממוצע של שתי קבוצות ± סטייה מוחלטת.
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.
דיון ומסקנות
ה תא זרימה קולי נמצא מתאים היטב לייצור מבוסס מיצוי? אידוי של תחליב-ממס של ננו-ספירות פולימריות מתכלות. מחקר עתידי יכוון להרחבת התהליך והגדלת קלט החשמל כדי להניב תחליבים עדינים עוד יותר. בנוסף, התאמת התא להכנת מים בשמן אמולסיותלמשל, לעיבוד נוסף למיקרוספרות עמוסות תרופות, יילמד.,
ספרות
פרייטס, ש'; היילשר, ג'; מרקל, ה 'פ'; גנדר, ב.:שיטה מהירה ופשוטה לייצור ננו-ספירות מתכלות, בתוך: European Cells and Materials Vol. 7. נספח 2, 2004 (עמוד 28)
מידע זה הוצג באגודה השווייצרית לביו-חומרים
איור 2: עיצוב 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 אמולסיה 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).
טאבל 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
איור 3: PLGA Nanopartikel. (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 שניות; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
למות 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-אמולסיונן Untersucht, z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
ספרות
פרייטס, ש'; היילשר, ג'; מרקל, ה 'פ'; גנדר, ב.:שיטה מהירה ופשוטה לייצור ננו-ספירות מתכלות, בתוך: European Cells and Materials Vol. 7. נספח 2, 2004 (עמוד 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.