Proizvodnja biorazgradivih nanosfera

Biorazgradive mikro- i nanosfere mogu se proizvesti kontinuiranim postupkom bez kontakta i kontaminacije koji se može lako izvoditi u sterilnim uvjetima.

Uvod

Biodegradable micro- and nanospheres (MS, NS) made of poly(lactide-coglycolide) (PLGA) or other materials are very potent drug and antigen delivery systems with inherent potential for drug and antigen targeting. Present methods to produce PLGA NS are typical batch processes and suffer from difficulties of upscaling under sterile conditions. Here, we present a novel and elegant method to produce PLGA nano-spheres in a continuous, contact- and contamination-free process that can be readily run under sterile conditions. During the entire manufacturing process, the product is in direct contact only with sterile glass and Teflon® tubes. The process can be run in a closed system to prevent any environmental contamination.

Shema postavljanja za sintezu nančestica bez kontaminacije korištenjem Hielscherove bezkontaktne sonikacijske ćelije protoka Dmini

Metoda ultrazvučne proizvodnje nano-sfera bez kontakta

PLGA50:50 nanoparticles (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) were produced using a modified solvent extraction/evaporation process. PLGA dissolved in dichloromethane (2 or 5%) was dispersed in aqueous 0.5% (w/w) PVA-solution by means of the novel experimental set-up involving a contact-free flow-through ultrasonication cell Dmini. The coarse O/W-dispersion was first premixed by a magnetic stirrer and then homogenized in the contact-free ultrasonic flow-through cell Dmini (flow rates of O- and W-phases were at 1:8). The initially formed PLGA-solvent nanodroplets gradually solidified during the passage in the tubes to become PLGA nanoparticles. Final hardening of the particles was achieved in a larger volume of 0.5% PVA solution.

Ultrazvučna bezkontaktna protočna ćelija Dmini za sintezu nanočestica bez kontaminacije

Rezultati

Nanočestice srednjeg promjera od 485 nm lako su pripremljene iz 2%-tne otopine PLGA u DCM-u pri snazi sonikacije od 32 W (Tablica 1). Raspodjela veličine bila je monomodalna s blagim zaostacima (slika 3A). Veličine nanočestica bile su od 175 do 755 nm prema 10 i 90% percentilima. Ponovljivost proizvodnog procesa bila je dosljedno dobra, što se odražava samo na manjoj varijabilnosti srednjeg promjera čestica. Spuštanje Tablica 1. Prosječni promjer PLGA50:50 nanosphera pripremljenih pod različitim uvjetima. Prosjek od dviju serija ± apsolutna devijacija.[/caption]

Konačno, hidrofilniji PLGA zamijenjen je hidrofobnijim PLA s nižom molekularnom težinom bez primjetnih promjena u srednjoj veličini čestica i raspodjeli veličine. Nisu primijećene razlike u morfologiji različitih serija čestica pripremljenih iz 2% otopina polimera. Svi su imali savršeno sferne oblike i glatke površine (slika 3B). Međutim, čestice napravljene od 5% otopine PLGA bile su manje sferične, pokazivale su blago naborane površine i spajanje dviju ili ponekad više čestica (slika 3C).

Slika 3: PLGA nanočestice. (A): Raspodjela veličine čestica pripremljenih pri koncentraciji polimera/snagi sonikacije od 2%/32W, 5%/32W i 2%/25W%; vrijeme zadržavanja = 14 s. (B), (C): SEM slike čestica pripremljenih iz 2 odnosno 5% otopina polimera. Vrijeme boravka = 14s; snaga sonikacije = 32W. Poluge predstavljaju 1 mikron.
(Studija i slike: © Freitas et al., 2006.)

Rasprava i zaključak

Utvrđeno je da je ultrazvučna protok-ćelija dobro pogodna za proizvodnju biorazgradivih polimernih nanosphera na temelju ekstrakcije/ispiranja otapala iz emulzije. Buduća istraživanja bit će usmjerena prema povećanju proizvodnog kapaciteta procesa i povećanju ulazne snage kako bi se postigle još finije emulzije. Osim toga, bit će proučena prikladnost ćelije za pripremu emulzija voda-u-ulju, npr. za daljnju obradu u mikrosfere s lijekovima.

Književnost