生分解性ナノスフェアの製造

生分解性マイクロ・ナノスフェアは、無菌条件下で容易に運転できる、連続的で接触や汚染のないプロセスで製造することができる。

はじめに

ポリ（ラクチド・コグリコライド）（PLGA）やその他の材料から作られた生分解性マイクロ・ナノスフィア（MS、NS）は、薬剤や抗原の標的送達に固有の可能性を秘めた、非常に強力な薬剤および抗原送達システムである。 現在のPLGAナノスフィアの製造方法は、典型的なバッチプロセスであり、無菌条件下でのスケールアップが困難であるという課題を抱えている。そこで本稿では、無菌条件下で容易に実施可能な、連続的かつ接触・汚染のないプロセスによるPLGAナノスフィアの製造に関する、新規かつ洗練された手法を提案する。 製造プロセス全体を通じて、製品が直接接触するのは無菌のガラスおよびテフロン®製のチューブのみである。このプロセスは、環境からの汚染を防止するために密閉系で実施することができる。

Hielscher社製の非接触超音波処理フローセル「Dmini」を用いた、ナノ粒子の無汚染合成のための装置構成図

超音波を用いた非接触ナノスフィア製造法

PLGA 50:50 ナノ粒子（Resomer® RG503H、ベーリンガーインゲルハイム社）は、改良型溶媒抽出・蒸発法を用いて調製した。 ジクロロメタンに溶解した PLGA（2 または 5%）を、非接触型フロースルー超音波処理セル Dmini を用いた新しい実験装置により、0.5%（w/w）の PVA 水溶液に分散させた。 粗い O/W 分散液は、まずマグネチックスターラーで予備混合され、その後、非接触型超音波フロースルーセル Dmini を用いて均質化されました（O 相と W 相の流量比は 1:8 でした）。 最初に形成された PLGA-溶媒ナノ液滴は、チューブ内を通過する間に徐々に固化して、PLGA ナノ粒子となった。粒子の最終的な硬化は、より大容量の 0.5% PVA 溶液中で達成された。

汚染のないナノ粒子合成のための超音波非接触フローセル「Dmini」

結果

平均直径485 nmのナノ粒子は、DCM中の2％PLGA溶液から32Wの超音波処理パワーで容易に調製できた（表1）。粒径分布はわずかに尾を引く単峰性であった（図3A）。ナノ粒子サイズは、10%および90%パーセンタイルによると175～755 nmであった。平均粒子径のわずかな変動に反映されるように、製造プロセスの再現性は一貫して良好であった。平均粒子径を 表1. 異なる条件下で調製したPLGA50:50ナノスフィアの平均直径。2バッチの平均値 ± 絶対偏差。[/caption]

最後に、より親水性のPLGAを、より疎水性で低分子量のPLAと交換したが、粒子の平均粒子径と粒度分布に顕著な変化は見られなかった。2%ポリマー溶液から調製した異なるバッチの粒子の形態に違いは見られなかった。いずれも完全な球形で、表面は滑らかであった（図3B）。しかし、5%PLGA溶液から調製した粒子は、球形度が低く、わずかにしわの寄った表面を示し、2つまたは時にはそれ以上の粒子の融合が見られた（図3C）。

図3：PLGAナノ粒子。(A):(B),(C)：それぞれ2%および5%ポリマー溶液から調製した粒子のSEM写真。滞留時間＝14秒；超音波処理パワー＝32W。バーは1ミクロン。
(研究および写真：© Freitas et al.）

考察と結論

超音波フロースルーセルは、エマルジョン溶媒抽出・蒸発法に基づく生分解性高分子ナノスフィアの製造に非常に適していることが判明した。 今後の研究では、プロセスのスケールアップと入力出力の増大に取り組み、さらに微細なエマルジョンの生成を目指す。さらに、薬剤を封入したマイクロスフィアへのさらなる加工などを目的とした、水-油型エマルジョンの調製における本セルの適性についても検討する。

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