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
Biorazgradive mikro- i nanosfere (MS, NS) izrađene od poli(laktid-koglikolida) (PLGA) ili drugih materijala vrlo su moćni sustavi za isporuku lijekova i antigena s inherentnim potencijalom za ciljanje lijekova i antigena. Sadašnje metode za proizvodnju PLGA NS tipični su šaržni procesi i pate od poteškoća povećanja veličine u sterilnim uvjetima. Ovdje predstavljamo novu i elegantnu metodu za proizvodnju PLGA NS u kontinuiranom, kontaktnom i postupak bez kontaminacije koji se može lako pokrenuti u sterilnim uvjetima. Tijekom cijelog procesa proizvodnje proizvod je u izravnom kontaktu samo sa sterilnim staklenim i teflon® cijevima. Proces se može izvoditi u zatvorenom sustavu kako bi se spriječilo bilo kakvo zagađenje okoliša.
metode
Nanočestice PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) proizvedene su modificiranim postupkom ekstrakcije/isparavanja otapalom [1]. PLGA otopljen u diklorometanu (2 ili 5%) dispergiran je u vodenoj 0,5% (w/w) otopini PVA pomoću nove eksperimentalne postavke koja uključuje beskontaktni protok ultrazvučna ćelija. Gruba O/W-disperzija prvo je prethodno pomiješana magnetskom miješalicom, a zatim homogenizirana u ultrazvučna protočna ćelija (brzine protoka O- i W-faze bile su 1:8). Početno formirane nanokapljice PLGA-otapala postupno su se skrućivale tijekom prolaska u cijevima kako bi postale PLGA nanočestice. Konačno stvrdnjavanje čestica postignuto je u većem volumenu 0,5% otopine PVA.
Slika 1: Eksperimentalna postavka za proizvodnju PLGA nanosfera
Slika 2: Dizajn ultrazvučna protočna ćelija
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 emulzije vrijeme zadržavanja u zvučnom polju od 14 do 7 s imalo je samo manji utjecaj na veličinu nanočestica. Međutim, smanjenje snage ultrazvuka s 32 na 25 W rezultiralo je značajnim povećanjem srednje veličine čestica s 485 na 700 nm, uzrokovano izraženijim zaostajanjem krivulje raspodjele veličine (Sl. 3A). Manje istaknuto, iako značajno povećanje srednje veličine čestica od 485 do 600 nm pronađeno je pri korištenju 5% umjesto 2% PLGA otopine.
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).
Tablica 1. Srednji promjer PLGA50:50 nanosfera pripremljenih u različitim uvjetima. Srednja vrijednost dviju serija ± apsolutno odstupanje.
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.
Rasprava i zaključci
The ultrazvučna protočna ćelija pokazalo se da je vrlo prikladan za proizvodnju biorazgradivih polimernih nanosfera temeljenu na ekstrakciji/isparavanju emulzije otapalom. Buduća istraživanja bit će usmjerena na povećanje procesa i povećanje ulazne snage kako bi se dobile još finije emulzije. Osim toga, prikladnost ćelije za pripremu vode u ulju emulzije, npr. za daljnju obradu u mikrosfere s lijekom, proučavat će se.
Književnost
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, HP; Gander, B.:Brza i jednostavna metoda za proizvodnju biorazgradivih nanosfera, u: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004. (stranica 28)
Ova informacija predstavljena je u Švicarskom društvu za biomaterijale