Biológiailag lebomló nanogömbök előállítása

Biológiailag lebomló mikro- és nanogömbök folyamatos, érintkezés- és szennyeződésmentes eljárással állíthatók elő, amely steril körülmények között is könnyen végezhető.

Bevezetés

A poly(lactide-coglycolide) (PLGA) vagy más anyagok felhasználásával készült, biológiailag lebomló mikro- és nanogömbök (MS, NS) rendkívül hatékony gyógyszer- és antigénhordozó rendszerek, amelyek eleve magukban hordozzák a gyógyszerek és antigének célzott bejuttatásának lehetőségét. A PLGA nanogömbök előállítására jelenleg alkalmazott módszerek tipikus szakaszos eljárások, amelyek méretnövelése steril körülmények között nehézségekbe ütközik. Itt egy újszerű és elegáns módszert mutatunk be PLGA nanogömbök előállítására folyamatos, érintkezés- és szennyeződésmentes eljárással, amely steril körülmények között is könnyen végezhető. A teljes gyártási folyamat során a termék közvetlenül csak steril üveg- és Teflon® csövekkel érintkezik. Az eljárás zárt rendszerben is végezhető, hogy megakadályozza a környezetből származó bármilyen szennyeződést.

A nanorészecskék szennyeződésmentes szintéziséhez használt berendezés vázlata a Hielscher Dmini érintkezésmentes ultrahangos kezelést végző átfolyó cellájával

Nanogömbök érintkezésmentes ultrahangos előállításának módszere

A PLGA50:50 nanorészecskéket (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) módosított oldószer-extrakciós/elpárologtatási eljárással állították elő. A diklórmetánban feloldott PLGA-t (2 vagy 5%) vizes 0,5% (w/w) PVA-oldatban diszpergálták egy újszerű kísérleti berendezéssel, amely a Dmini érintkezésmentes ultrahangos átfolyó cellát tartalmazta. A durva O/W-diszperziót először mágneses keverővel előkeverték, majd a Dmini érintkezésmentes ultrahangos átfolyó cellában homogenizálták (az O- és W-fázis térfogatáramának aránya 1:8 volt). A kezdetben kialakult PLGA-oldószer nanocseppek a csöveken való áthaladás során fokozatosan megszilárdultak, és PLGA nanorészecskékké alakultak. A részecskék végső megszilárdulását nagyobb térfogatú 0,5% PVA-oldatban érték el.

Dmini érintkezésmentes ultrahangos átfolyó cella nanorészecskék szennyeződésmentes szintéziséhez

Eredmények

485 nm átlagos átmérőjű nanorészecskéket könnyen elő lehetett állítani DCM-ben készített 2% PLGA-oldatból, 32W ultrahangos kezelési teljesítmény mellett (1. táblázat). A méreteloszlás egymóduszú volt, enyhén elnyúló farokkal (3A. ábra). A nanorészecskék mérete a 10 és 90% percentilis alapján 175 és 755 nm között volt. A gyártási folyamat ismételhetősége következetesen jó volt, amit az átlagos részecskeátmérő csupán csekély változékonysága tükrözött. A csökkentés 1. táblázat. Különböző körülmények között előállított PLGA50:50 nanogömbök átlagos átmérője. Két gyártási tétel átlaga ± abszolút eltérés.[/caption]

Végül a hidrofilebb PLGA-t hidrofóbabb és kisebb molekulatömegű PLA-ra cserélték anélkül, hogy a részecskék átlagos mérete és méreteloszlása észrevehetően megváltozott volna. A 2% polimeroldatokból előállított különböző részecsketételek morfológiájában nem figyeltek meg eltérést. Mindegyik tökéletesen gömb alakú és sima felületű volt (3B. ábra). Az 5% PLGA-oldatból készült részecskék azonban kevésbé voltak gömb alakúak, felületük enyhén ráncos volt, és két vagy esetenként több részecske összeolvadását mutatták (3C. ábra).

3. ábra: PLGA nanorészecskék. (A): 2%/ 32W, 5%/ 32W és 2%/ 25W% polimerkoncentráció/ ultrahangos kezelési teljesítmény mellett előállított részecskék méreteloszlása; tartózkodási idő = 14 s. (B),(C): 2, illetve 5% polimeroldatból előállított részecskék SEM-képei. Tartózkodási idő = 14s; ultrahangos kezelési teljesítmény = 32W. A skálavonalak 1 mikrométert jelölnek.
(Tanulmány és képek: © Freitas et al., 2006)

Megbeszélés és következtetés

Az ultrahangos átfolyó cella jól alkalmazhatónak bizonyult biológiailag lebomló polimer nanogömbök emulziós oldószer-extrakción/elpárologtatáson alapuló előállítására. A jövőbeli kutatások az eljárás méretnövelésére és a bevitt teljesítmény növelésére irányulnak majd, hogy még finomabb emulziókat állítsanak elő. Emellett vizsgálni fogják a cella alkalmasságát víz az olajban emulziók készítésére, például gyógyszerrel töltött mikrogömbökké történő további feldolgozáshoz.

Szakirodalom

• 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.