生分解性ナノスフェアの製造

生分解性マイクロスフェアおよびナノスフェアは、無菌条件下で容易に実施できる、非接触かつ汚染のない連続プロセスで製造できます。

はじめに

poly(lactide-coglycolide)（PLGA）やその他の材料からなる生分解性マイクロスフェアおよびナノスフェア（MS、NS）は、薬物や抗原の標的化に本質的な可能性を有する、非常に有効な薬物・抗原送達システムです。現在のPLGA NS製造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す。ここでは、無菌条件下で容易に実施できる、非接触かつ汚染のない連続プロセスでPLGAナノスフェアを製造する、新規かつ洗練された方法を紹介します。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Teflon®製チューブのみです。このプロセスは、環境由来のあらゆる汚染を防ぐために、閉鎖系で実施できます。

Hielscherの非接触超音波処理フローセルDminiを用いた、汚染のないナノ粒子合成の装置構成図

非接触超音波処理によるナノスフェアの製造方法

PLGA50:50ナノ粒子（Resomer® RG503H、Boehringer Ingelheim）は、改変した溶媒抽出・蒸発プロセスを用いて製造しました。ジクロロメタンに溶解したPLGA（2または5%）を、非接触のフロー式超音波処理セルDminiを組み込んだ新規実験装置により、0.5% (w/w) PVA水溶液に分散させました。粗いO/W分散液を、まずマグネチックスターラーで予備混合し、次に非接触の超音波フローセルDminiで均質化しました（O相とW相の流量比は1:8）。最初に形成されたPLGA・溶媒のナノ液滴は、チューブ内を通過する間に徐々に固化し、PLGAナノ粒子となりました。粒子の最終的な硬化は、より大容量の0.5% PVA溶液中で行いました。

汚染のないナノ粒子合成用の非接触超音波フローセルDmini

結果

DCM中の2% PLGA溶液から、32Wの超音波処理出力で、平均直径485 nmのナノ粒子を容易に調製できました（表1）。粒径分布は単峰性で、わずかなテーリングを伴っていました（図3A）。10および90%のパーセンタイル値に基づくナノ粒子の粒径範囲は175–755 nmでした。平均粒子直径のばらつきがごくわずかであることに示されるように、製造プロセスの再現性は一貫して良好でした。低減 表1. 異なる条件で調製したPLGA50:50ナノスフェアの平均直径。二つのバッチの平均値 ± 絶対偏差。[/caption]

最後に、より親水性の高いPLGAを、より疎水性が高く分子量の低いPLAに置き換えましたが、粒子の平均粒径および粒径分布に目立った変化はありませんでした。2%ポリマー溶液から調製した粒子では、異なるバッチ間で形態の違いは認められませんでした。いずれも完全な球形と滑らかな表面を示しました（図3B）。一方、5% PLGA溶液から製造した粒子は球形度が低く、表面にわずかなしわがあり、二つ、場合によってはそれ以上の粒子の融合が認められました（図3C）。

図3: PLGAナノ粒子。(A): ポリマー濃度/超音波処理出力が2%/ 32W、5%/ 32W、および2%/ 25W%の条件で調製した粒子の粒径分布。滞留時間 = 14 s。(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画像。滞留時間 = 14s、超音波処理出力 = 32W。スケールバーは1マイクロメートルを示します。
（研究および画像: © Freitas et al., 2006）

考察と結論

超音波フローセルは、エマルションの溶媒抽出・蒸発に基づく生分解性ポリマーナノスフェアの製造に適していることがわかりました。今後の研究では、プロセスのスケールアップと、さらに微細なエマルションを得るための投入出力の増加に取り組みます。さらに、例えば薬物を担持したマイクロスフェアへと後続加工するための油中水型エマルションの調製に、このセルが適しているかを検討します。

参考文献

• Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.: A Fast and Simple Method for Producing Biodegradable Nanospheres, in: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (page 28). This study was presented at the Swiss Society of Biomaterials.