ייצור ננו־כדוריות מתכלות

ניתן לייצר מיקרו־כדוריות וננו־כדוריות מתכלות בתהליך רציף, ללא מגע וללא זיהום, שניתן להפעיל בקלות בתנאים סטריליים.

מבוא

מיקרו־כדוריות וננו־כדוריות מתכלות (MS, NS) העשויות מ־poly(lactide-coglycolide) ‏(PLGA) או מחומרים אחרים הן מערכות יעילות מאוד להובלת תרופות ואנטיגנים, בעלות פוטנציאל מובנה להכוונת תרופות ואנטיגנים לאתרי מטרה. השיטות הקיימות לייצור ננו־כדוריות PLGA הן תהליכים מנתיים טיפוסיים, הכרוכים בקשיים בהגדלת קנה המידה בתנאים סטריליים. כאן אנו מציגים שיטה חדשנית ואלגנטית לייצור ננו־כדוריות PLGA בתהליך רציף, ללא מגע וללא זיהום, שניתן להפעיל בקלות בתנאים סטריליים. לאורך כל תהליך הייצור, המוצר בא במגע ישיר רק עם זכוכית סטרילית ועם צינורות Teflon® סטריליים. ניתן להפעיל את התהליך במערכת סגורה כדי למנוע כל זיהום סביבתי.

תרשים מערך לסינתזה ללא זיהום של ננו־חלקיקים באמצעות תא הזרימה לסוניקציה ללא מגע Dmini של Hielscher

שיטה לייצור ננו־כדוריות באמצעות אולטרסאונד ללא מגע

ננו־חלקיקי PLGA50:50 ‏(Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) יוצרו באמצעות תהליך מותאם של מיצוי/אידוי ממס. PLGA שהומס בדיכלורומתאן (2 או 5%) פוזר בתמיסת PVA מימית בריכוז 0.5% (w/w) באמצעות מערך הניסוי החדשני, הכולל תא זרימה לסוניקציה ללא מגע Dmini. הפיזור הגס של שמן במים (O/W) עורבב תחילה באמצעות בוחש מגנטי, ולאחר מכן עבר הומוגניזציה בתא הזרימה האולטרסוני ללא מגע Dmini (ספיקות הזרימה של פאזות O ו־W היו ביחס של 1:8). ננו־הטיפות של PLGA בממס שנוצרו בתחילה התמצקו בהדרגה במהלך המעבר בצינורות והפכו לננו־חלקיקי PLGA. ההקשיה הסופית של החלקיקים הושגה בנפח גדול יותר של תמיסת PVA בריכוז 0.5%.

תא זרימה אולטרסוני ללא מגע Dmini לסינתזה ללא זיהום של ננו־חלקיקים

תוצאות

ננו־חלקיקים בקוטר ממוצע של 485 nm הוכנו בקלות מתמיסת PLGA בריכוז 2% ב־DCM בהספק סוניקציה של 32W (טבלה 1). התפלגות הגודל הייתה חד־שיאית עם זנב קל (איור 3A). גודלי הננו־חלקיקים נעו בין 175 ל־755 nm לפי האחוזונים 10 ו־90%. החזרתיות של תהליך הייצור הייתה טובה באופן עקבי, כפי שהשתקף בשונות מועטה בלבד בקוטר החלקיקים הממוצע. הפחתת טבלה 1. הקוטר הממוצע של ננו־כדוריות PLGA50:50 שהוכנו בתנאים שונים. ממוצע של שתי מנות ± סטייה מוחלטת.[/caption]

לבסוף, ה־PLGA ההידרופילי יותר הוחלף ב־PLA הידרופובי יותר ובעל משקל מולקולרי נמוך יותר, ללא שינויים ניכרים בגודל החלקיקים הממוצע ובהתפלגות הגודל. לא נצפו הבדלים במורפולוגיה של מנות החלקיקים השונות שהוכנו מתמיסות פולימר בריכוז 2%. כולן הציגו צורות כדוריות מושלמות ופני שטח חלקים (איור 3B). לעומת זאת, החלקיקים שהוכנו מתמיסת PLGA בריכוז 5% היו פחות כדוריים, הציגו פני שטח מקומטים מעט ואיחויים של שני חלקיקים, ולעיתים של יותר משניים (איור 3C).

איור 3: ננו־חלקיקי PLGA. ‏(A): התפלגות הגודל של חלקיקים שהוכנו בריכוז פולימר/ הספק סוניקציה של 2%/ 32W, ‏5%/ 32W ו־2%/ 25W%; זמן שהייה = 14 s. ‏(B),(C): תמונות SEM של חלקיקים שהוכנו מתמיסות פולימר בריכוז 2 ו־5%, בהתאמה. זמן שהייה = 14s; הספק סוניקציה = 32W. פסי קנה המידה מייצגים 1 מיקרון.
(מחקר ותמונות: © Freitas et al., 2006)

דיון ומסקנה

תא הזרימה האולטרסוני נמצא מתאים היטב לייצור ננו־כדוריות פולימריות מתכלות המבוסס על תחלוב ומיצוי/אידוי ממס. המחקר העתידי יתמקד בהגדלת קנה המידה של התהליך ובהגדלת ההספק המושקע כדי להפיק תחליבים עדינים עוד יותר. בנוסף, תיבחן התאמת התא להכנת תחליבי מים בשמן, למשל לצורך עיבוד נוסף למיקרו־כדוריות טעונות בתרופות.

ספרות

• 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.