Biológiailag lebomló nanogömbök előállítása
A biológiailag lebomló mikro- és nanogömbök folyamatos, érintkezés- és szennyeződésmentes eljárással állíthatók elő, amely steril körülmények között is könnyen futtatható.
Bevezetés
A poli(laktid-koglikolidból) (PLGA) vagy más anyagokból készült biológiailag lebomló mikro- és nanogömbök (MS, NS) nagyon hatékony gyógyszer- és antigénszállító rendszerek, amelyek eredendően képesek a gyógyszerek és antigének célzására. A PLGA NS előállításának jelenlegi módszerei tipikus szakaszos folyamatok, és steril körülmények között nehézségekbe ütköznek a felskálázás során. Itt bemutatunk egy újszerű és elegáns módszert a PLGA NS folyamatos, kontakt- és szennyeződésmentes folyamat amelyek steril körülmények között könnyen futtathatók. A teljes gyártási folyamat során a termék csak steril üveg- és tefloncsövekkel® érintkezik közvetlenül. A folyamat zárt rendszerben futtatható a környezetszennyezés megelőzése érdekében.
Módszerek
A PLGA50:50 nanorészecskéket (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) módosított oldószeres extrakciós/párologtatási eljárással állítottuk elő [1]. A diklór-metánban (2 vagy 5%) oldott PLGA-t vizes 0,5% (m/m) PVA-oldatban diszpergáltuk az új kísérleti elrendezés segítségével, amely érintésmentes átfolyást tartalmazott ultrahangos cella. A durva O/W diszperziót először mágneses keverővel előkevertük, majd homogenizáltuk a ultrahangos átfolyó cella (az O- és W-fázis áramlási sebessége 1:8 volt). Az eredetileg képződött PLGA-oldószer nanocseppek fokozatosan megszilárdultak a csövekben való áthaladás során, és PLGA nanorészecskékké váltak. A részecskék végső keményedését nagyobb térfogatú, 0,5% -os PVA-oldatban értük el.
1. ábra: PLGA nanogömbök előállításának kísérleti felépítése
2. ábra: Tervezése ultrahangos átfolyó cella
Eredmények
A 485 nm átlagos átmérőjű nanorészecskéket könnyen előállíthattuk egy 2% -os PLGA oldatból DCM-ben 32W ultrahangos teljesítménnyel (1. lap). A méreteloszlás monomodális volt, enyhe farokkal (3A ábra). A nanorészecskék mérete 175 és 755 nm között terjedt a 10 és 90% percentilis szerint. A gyártási folyamat ismételhetősége következetesen jó volt, amit az átlagos részecskeátmérő csak kis változékonysága tükrözött. A emulzió A hangtérben való tartózkodás ideje 14 és 7 másodperc között csak kis hatással volt a nanorészecskék méretére. Az ultrahangos teljesítmény 32-ről 25W-ra történő csökkentése azonban az átlagos részecskeméret jelentős növekedését eredményezte 485-ről 700nm-re, amit a méreteloszlási görbe kifejezettebb farka okozott (3A ábra). Az átlagos részecskeméret kevésbé feltűnő, bár szignifikáns növekedését 485 nm-ről 600 nm-re találták, amikor 2% helyett 5% PLGA oldatot használtak.
Végül a hidrofilebb PLGA-t hidrofób és alacsonyabb molekulatömegű PLA-ra cserélték anélkül, hogy észrevehető változások történtek volna a részecskék átlagos méretében és méreteloszlásában. A 2% -os polimer oldatokból előállított részecskék különböző tételeinek morfológiájában nem figyeltek meg különbséget. Mindegyik tökéletesen gömb alakú és sima felületet mutatott (3B ábra). Az 5%-os PLGA oldatból készült részecskék azonban kevésbé gömb alakúak, enyhén ráncos felületeket mutattak, és két vagy néha több részecske összeolvadását mutatták (3C ábra).
1. táblázat. PLGA50:50 nanogömbök átlagos átmérője különböző körülmények között előállítva. Két tétel átlaga ± abszolút eltérés.
3. ábra: PLGA nanorészecskék. (A): A 2% / 32W, 5% / 32W és 2% / 25W polimer koncentrációval / ultrahangos teljesítménnyel előállított részecskék méreteloszlása; tartózkodási idő = 14 s. (B),(C): SEM képek 2, illetve 5% polimer oldatból készített részecskékről. Tartózkodási idő = 14s; szonikációs teljesítmény = 32W. A rudak 1 mikront képviselnek.
Vita és következtetések
A ultrahangos átfolyó cella jól alkalmasnak bizonyult biológiailag lebomló polimer nanogömbök emulziós-oldószeres extrakción/párolgáson alapuló előállítására. A jövőbeni kutatások a folyamat fokozására és a teljesítménybevitel növelésére irányulnak, hogy még finomabb emulziókat kapjanak. Ezenkívül a sejt alkalmassága víz az olajban előállítására Emulziók, pl. a gyógyszerrel töltött mikrogömbökké történő további feldolgozásra.
Irodalom
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Gyors és egyszerű módszer biológiailag lebomló nanogömbök előállítására, in: European Cells and Materials Vol. 7. 2004. évi 2. kiegészítés (28. oldal)
Ezt az információt a Svájci Bioanyagok Társaságában mutatták be
2. ábra: Tervezés 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 (3A. ábra). 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 emulzió 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 (3A. ábra). 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 (3B. ábra). 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).
Táblázat 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
3. ábra: PLGA nanorészecske. 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 mp; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
meghal 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-Emulzió Untersucht, Z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Literatur
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Gyors és egyszerű módszer biológiailag lebomló nanogömbök előállítására, in: European Cells and Materials Vol. 7. 2004. évi 2. kiegészítés (28. oldal)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.