Memproduksi Nanosfer Biodegradable
Mikro dan nanosfer yang dapat terurai secara hayati dapat diproduksi dalam proses yang berkelanjutan, bebas kontak dan kontaminasi yang dapat dengan mudah dijalankan dalam kondisi steril.
Pendahuluan
Mikro dan nanosfer biodegradable (MS, NS) yang terbuat dari poli(laktida-koglikolida) (PLGA) atau bahan lain adalah sistem pengiriman obat dan antigen yang sangat ampuh dengan potensi yang melekat untuk penargetan obat dan antigen. Metode saat ini untuk memproduksi PLGA NS adalah proses batch yang khas dan mengalami kesulitan peningkatan dalam kondisi steril. Di sini, kami menyajikan metode baru dan elegan untuk menghasilkan PLGA NS secara kontinu, kontak- dan Proses bebas kontaminasi yang dapat dengan mudah dijalankan dalam kondisi steril. Selama seluruh proses pembuatan, produk hanya bersentuhan langsung dengan kaca steril dan tabung Teflon®. Proses ini dapat dijalankan dalam sistem tertutup untuk mencegah pencemaran lingkungan.
Metode
Nanopartikel PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) diproduksi menggunakan proses ekstraksi/penguapan pelarut yang dimodifikasi [1]. PLGA yang dilarutkan dalam diklorometana (2 atau 5%) disebarkan dalam larutan PVA 0,5% (w/w) berair melalui pengaturan eksperimental baru yang melibatkan aliran bebas kontak sel ultrasonikasi. Dispersi O/W kasar pertama-tama dicampur terlebih dahulu oleh pengaduk magnetik dan kemudian dihomogenkan dalam sel aliran melalui ultrasonik (laju aliran fase O dan W berada pada 1:8). Tetesan nano pelarut PLGA yang awalnya terbentuk secara bertahap mengeras selama perjalanan dalam tabung menjadi nanopartikel PLGA. Pengerasan akhir partikel dicapai dalam volume yang lebih besar dari larutan PVA 0,5%.
Gambar 1: Pengaturan eksperimental untuk produksi nanosfer PLGA
Gambar 2: Desain sel aliran melalui ultrasonik
Hasil
Nanopartikel dengan diameter rata-rata 485 nm mudah disiapkan dari larutan PLGA 2% dalam DCM pada daya sonikasi 32W (Tab. 1). Distribusi ukurannya mono-modal dengan sedikit tailing (Gbr. 3A). Ukuran nanopartikel meluas dari 175 hingga 755 nm menurut persentil 10 dan 90%. Pengulangan proses produksi secara konsisten baik, seperti yang tercermin dari hanya variabilitas kecil dalam diameter partikel rata-rata. Menurunkan emulsi Waktu tinggal di medan sonik dari 14 hingga 7 detik hanya berdampak kecil pada ukuran nanopartikel. Pengurangan daya sonikasi dari 32 menjadi 25W, bagaimanapun, menghasilkan peningkatan yang signifikan dari ukuran partikel rata-rata dari 485 menjadi 700nm, yang disebabkan oleh tailing yang lebih jelas dari kurva distribusi ukuran (Gbr. 3A). Peningkatan ukuran partikel rata-rata yang kurang menonjol, meskipun signifikan dari 485 menjadi 600 nm ditemukan ketika menggunakan larutan PLGA 5% alih-alih 2%.
Akhirnya, PLGA yang lebih hidrofilik ditukar dengan PLA yang lebih hidrofobik dan berat molekul yang lebih rendah tanpa perubahan nyata dalam ukuran rata-rata partikel dan distribusi ukuran. Tidak ada perbedaan yang diamati dalam morfologi berbagai batch partikel yang dibuat dari larutan polimer 2%. Mereka semua menunjukkan bentuk bulat sempurna dan permukaan halus (Gbr. 3B). Partikel yang terbuat dari larutan PLGA 5%, bagaimanapun, kurang bulat, menunjukkan permukaan yang sedikit keriput, dan fusi dua atau terkadang lebih partikel (Gbr. 3C).
Tabel 1. Diameter rata-rata nanosfer PLGA50:50 disiapkan dalam kondisi yang berbeda. Rata-rata dua batch ± deviasi absolut.
Gambar 3: Nanopartikel PLGA. (A): Distribusi ukuran partikel yang disiapkan pada konsentrasi polimer / daya sonikasi 2% / 32W, 5% / 32W, dan 2% / 25W%; Waktu tinggal = 14 detik (B),(C): Gambar SEM partikel yang masing-masing dibuat dari larutan polimer 2 dan 5%. Waktu tinggal = 14 detik; daya sonikasi = 32W. Batang mewakili 1 mikron.
Pembahasan dan Kesimpulan
Seperti yang ditunjukkan dalam gambar sel aliran melalui ultrasonik ditemukan sangat cocok untuk ekstraksi emulsi-pelarut / produksi berbasis penguapan nanosfer polimer biodegradable. Penelitian di masa depan akan diarahkan untuk meningkatkan proses dan meningkatkan input daya untuk menghasilkan emulsi yang lebih halus. Selain itu, kesesuaian sel untuk persiapan air dalam minyak Emulsi, misalnya untuk pemrosesan lebih lanjut menjadi mikrosfer yang sarat obat, akan dipelajari.
Literatur
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, HP; Gander, B.:Metode Cepat dan Sederhana untuk Memproduksi Nanosfer yang Dapat Terurai Secara Biodegradable, dalam: Sel dan Bahan Eropa Vol. 7. Tambahan 2, 2004 (halaman 28)
Informasi ini dipresentasikan di Swiss Society of Biomaterials
Gambar 2: Desain 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 (Fig. 3A). 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 Emulsi 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 (Fig. 3A). 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 (Fig. 3B). 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).
Tabelle 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Gambar 3: PLGA Nanopartikel. (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 detik; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
mati 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-Emulsionen Untersucht, z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Literatur
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, HP; Gander, B.:Metode Cepat dan Sederhana untuk Memproduksi Nanosfer yang Dapat Terurai Secara Biodegradable, dalam: Sel dan Bahan Eropa Vol. 7. Tambahan 2, 2004 (halaman 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.