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 NS in PLGA 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 da 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: Progettazione 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 in ingresso per ottenere emulsioni ancora più fini. Inoltre, l'idoneità della cella per la preparazione di emulsioni acqua-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