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 micro- e nanosfere biodegradabili (MS, NS) in poli(lattide-coglicolide) (PLGA) o altri materiali sono sistemi di rilascio di farmaci e antigeni molto potenti con un potenziale intrinseco di targeting di farmaci e antigeni. I metodi attuali per la produzione di PLGA NS sono tipici processi batch e soffrono di difficoltà di upscaling in condizioni di sterilità. Qui presentiamo un metodo nuovo ed elegante per produrre PLGA NS in modo continuo, a contatto e in condizioni sterili. processo privo di contaminazioni che possono essere facilmente eseguiti in condizioni di sterilità. Durante l'intero processo di produzione, il prodotto è a diretto contatto solo con tubi di vetro e Teflon® sterili. Il processo può essere eseguito in un sistema chiuso per evitare qualsiasi contaminazione ambientale.
Metodi
Le nanoparticelle di PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) sono state prodotte utilizzando un processo modificato di estrazione/evaporazione con solvente [1]. Il PLGA disciolto in diclorometano (2 o 5%) è stato disperso in una soluzione acquosa di PVA allo 0,5% (p/p) per mezzo di un nuovo impianto sperimentale che prevede un flusso senza contatto. cella a ultrasuoni. La dispersione grossolana di O/W è stata prima premiscelata con un agitatore magnetico e poi omogeneizzata nel cella a ultrasuoni a flusso continuo (le velocità di flusso delle fasi O e W erano pari a 1:8). Le nanoparticelle di PLGA-solvente inizialmente formate si sono gradualmente solidificate durante il passaggio nelle provette, diventando nanoparticelle di PLGA. L'indurimento finale delle particelle è stato ottenuto in un volume maggiore di soluzione di PVA allo 0,5%.
Fig. 1: Set-up sperimentale per la produzione di nanosfere di PLGA
Fig. 2: Progetto di cella a ultrasuoni a flusso continuo
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 emulsione Il tempo di permanenza nel campo sonico da 14 a 7 s ha avuto un impatto minimo sulle dimensioni delle nanoparticelle. Una riduzione della potenza di sonicazione da 32 a 25W, tuttavia, ha determinato un aumento significativo della dimensione media delle particelle da 485 a 700 nm, causato da una coda più pronunciata della curva di distribuzione dimensionale (Fig. 3A). Un aumento meno evidente, ma significativo, della dimensione media delle particelle da 485 a 600 nm è stato riscontrato quando si è utilizzata una soluzione di PLGA al 5% anziché al 2%.
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).
Tabella 1. Diametro medio delle nanosfere di PLGA50:50 preparate in diverse condizioni. Media di due lotti ± deviazione assoluta.
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.
Discussione e conclusioni
Gli cella a ultrasuoni a flusso continuo si è rivelato adatto per la produzione di nanosfere polimeriche biodegradabili basata sull'estrazione/evacuazione di emulsioni e solventi. La ricerca futura sarà diretta a scalare il processo e ad aumentare la potenza assorbita per ottenere emulsioni ancora più fini. Inoltre, l'idoneità della cella per la preparazione di emulsioni acqua-in-olio è stata valutata. Emulsioniper esempio per un'ulteriore lavorazione in microsfere caricate con farmaci, saranno studiati.
Letteratura
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Un metodo semplice e veloce per produrre nanosfere biodegradabili, in: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (pagina 28)
Queste informazioni sono state presentate alla Società Svizzera dei Biomateriali
Fig. 2: Design einer Pannello di controllo a ultrasuoni
Risultati
I nanoparticelle con un Durchmesser durchschnittlichen di 485 nm sono stati completamente realizzati con una soluzione di PLGA al 2% in DCM e con una potenza di compressione di 32W (Tab. 1). La dimensione è monomodale con un leggero aumento della curvatura (Fig. 3A). A partire dal 10 e dal 90% di Perzentilwertes, si è verificata la separazione dei nanoparticelle da 175 a 755 nm. La Wiederholbarkeit dei processi di produzione è stata ottima, anche se la variabilità dei processi di produzione è stata minima. Una riduzione del tempo di permanenza, nel caso in cui i dati siano stati raccolti, è stata Emulsione 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). Non è stato così marcato, ma è stato molto interessante, l'aumento della dimensione della parte del campione da 485 a 600 nm, quando è stato utilizzato un 2% di PLGA-Lösung e un 5% di PLGA. 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. Nella loro morfologia, i diversi lotti, che contengono una polimerizzazione al 2%, non presentano alcuna differenza. Tutti i lotti sono caratterizzati da una forma perfetta e da un'area di copertura lucida (Fig. 3B). Le partikel di PLGA-Lösung al 5% presentano invece forme meno perfette e sono caratterizzate da oberflächen poco brillanti e dalla fusione di due o più partikel (Fig. 3C).
Tabella 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Fig. 3: Nanopartikel di PLGA. (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 = 14s; Beschallungsintensität = 32W. I balconi sono caratterizzati da un valore di 1 mikrometro.
Discussione e risoluzione delle controversie
Morire Pannello di controllo a ultrasuoni è stato creato appositamente per la produzione di polimeri-nanosfere in emulsione/estrazione per evaporazione. La ricerca futura in questo campo si baserà su uno Scale-up del processo, ma anche su una riduzione del tempo di permanenza, per ottenere emulsioni più leggere. Zudem wird Zelle auf ihre Tauglichkeit bei der Herstellung von Wasser-in-Öl-Emulsione per lo sviluppo di nuove tecnologie con microfiltri a base di Wirkstoff (ad esempio, per i dispositivi di depotenziamento).
Letteratura
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Un metodo semplice e veloce per produrre nanosfere biodegradabili, in: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (pagina 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.