Produrre nanosfere biodegradabili

Le micro e nanosfere biodegradabili possono essere prodotte in un processo continuo, privo di contatto e contaminazione, che può essere facilmente eseguito in condizioni di sterilità.

Introduzione

Le microsfere e le nanosfere biodegradabili (MS, NS) realizzate in poli(lattide-coglicolide) (PLGA) o altri materiali costituiscono sistemi di somministrazione di farmaci e antigeni estremamente efficaci, dotati di un potenziale intrinseco per il targeting di farmaci e antigeni. Gli attuali metodi di produzione delle NS in PLGA sono tipici processi discontinui e presentano difficoltà di scalabilità in condizioni sterili. Qui presentiamo un metodo innovativo ed elegante per la produzione di nanosfere in PLGA mediante un processo continuo, privo di contatto e di contaminazione, che può essere facilmente eseguito in condizioni sterili. Durante l’intero processo di produzione, il prodotto entra in contatto diretto solo con provette sterili in vetro e Teflon®. Il processo può essere condotto in un sistema chiuso per prevenire qualsiasi contaminazione ambientale.

Schema di configurazione per una sintesi priva di contaminazioni di nanoparticelle mediante la cella a flusso per sonicazione senza contatto Dmini di Hielscher

Metodo di produzione di nanosfere senza contatto mediante ultrasuoni

Le nanoparticelle di PLGA 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) sono state prodotte utilizzando un processo modificato di estrazione con solvente ed evaporazione. Il PLGA disciolto in diclorometano (al 2% o al 5%) è stato disperso in una soluzione acquosa di PVA allo 0,5% (p/p) mediante un nuovo setup sperimentale che prevedeva l’uso di una cella di ultrasuoni a flusso continuo senza contatto Dmini. La dispersione O/W grossolana è stata prima premiscelata con un agitatore magnetico e poi omogeneizzata nella cella a ultrasuoni a flusso continuo senza contatto Dmini (le portate delle fasi O e W erano di 1:8). Le nanogocce di PLGA-solvente inizialmente formatesi si sono gradualmente solidificate durante il passaggio nei tubi, trasformandosi in nanoparticelle di PLGA. L’indurimento finale delle particelle è stato ottenuto in un volume maggiore di soluzione di PVA allo 0,5%.

Cella di flusso a ultrasuoni senza contatto Dmini per la sintesi di nanoparticelle esente da contaminazioni

Risultati

Nanoparticelle con un diametro medio di 485 nm sono state prontamente preparate da una soluzione di PLGA al 2% in DCM con una potenza di sonicazione di 32W (Tab. 1). La distribuzione dimensionale era mono-modale con una leggera coda (Fig. 3A). Le dimensioni delle nanoparticelle andavano da 175 a 755 nm secondo i percentili 10 e 90%. La ripetibilità del processo di produzione è stata costantemente buona, come dimostra la variabilità minima del diametro medio delle particelle. Abbassando il Tabella 1. Diametro medio delle nanosfere di PLGA 50:50 preparate in condizioni diverse. Media di due lotti ± deviazione assoluta.[/caption]

Infine, il PLGA, più idrofilo, è stato scambiato con il PLA, più idrofobo e a basso peso molecolare, senza cambiamenti evidenti nella dimensione media e nella distribuzione dimensionale delle particelle. Non sono state osservate differenze nella morfologia dei diversi lotti di particelle preparate da soluzioni di polimeri al 2%. Tutte hanno mostrato forme perfettamente sferiche e superfici lisce (Fig. 3B). Le particelle ottenute dalla soluzione di PLGA al 5%, invece, erano meno sferiche, presentavano superfici leggermente rugose e fusioni di due o talvolta più particelle (Fig. 3C).

Fig. 3: Nanoparticelle di PLGA. (A): Distribuzione dimensionale delle particelle preparate a concentrazioni di polimero/potenza di sonicazione di 2%/ 32W, 5%/ 32W e 2%/ 25W%; tempo di permanenza = 14 s. (B),(C): immagini SEM di particelle preparate da soluzioni di polimero al 2 e al 5%, rispettivamente. Tempo di permanenza = 14s; potenza di sonicazione = 32W. Le barre rappresentano 1 micron.
(Studio e immagini: © Freitas et al., 2006)

Discussione e conclusioni

La cella a flusso continuo ad ultrasuoni si è dimostrata particolarmente adatta alla produzione di nanosfere polimeriche biodegradabili mediante estrazione/evaporazione con solvente in emulsione. La ricerca futura sarà orientata al potenziamento del processo e all’aumento della potenza in ingresso per ottenere emulsioni ancora più fini. Inoltre, verrà studiata l’idoneità della cella alla preparazione di emulsioni acqua-in-olio, ad esempio per l’ulteriore trasformazione in microsfere caricate con farmaci.

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