ბიოდეგრადირებადი ნანოსფეროების წარმოება

ბიოდეგრადირებადი მიკრო- და ნანოსფეროები შეიძლება წარმოიქმნას უწყვეტი, უკონტაქტო და დაბინძურების გარეშე პროცესით, რომელიც მარტივად შეიძლება მიმდინარეობდეს სტერილურ პირობებში.

შესავალი

ბიოდეგრადირებადი მიკრო- და ნანოსფეროები (MS, NS), რომლებიც დამზადებულია პოლი(ლაქტიდ-კო-გლიკოლიდის) (PLGA) ან სხვა მასალებისგან, არის ძალიან ეფექტური წამლისა და ანტიგენის მიწოდების სისტემები, რომლებსაც აქვთ შინაგანი პოტენციალი წამლისა და ანტიგენის მიმართულებითი მიწოდებისთვის. PLGA NS-ის წარმოების არსებული მეთოდები ტიპიური პარტიული პროცესებია და განიცდიან სიძნელეებს სტერილურ პირობებში მასშტაბირებისას. აქ, ჩვენ წარმოვადგენთ ახალ და ელეგანტურ მეთოდს PLGA ნანოსფეროების წარმოებისთვის უწყვეტი, უკონტაქტო და დაბინძურების გარეშე პროცესით, რომელიც მარტივად შეიძლება მიმდინარეობდეს სტერილურ პირობებში. მთელი წარმოების პროცესის განმავლობაში, პროდუქტი პირდაპირ კონტაქტშია მხოლოდ სტერილურ მინისა და Teflon®-ის მილებთან. პროცესი შეიძლება მიმდინარეობდეს დახურულ სისტემაში ნებისმიერი გარემოს დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად.

დაბინძურების გარეშე ნანონაწილაკების სინთეზის სქემა Hielscher-ის უკონტაქტო ულტრაბგერითი ნაკადური უჯრედის Dmini გამოყენებით

ულტრაბგერითი უკონტაქტო ნანოსფეროების წარმოების მეთოდი

PLGA50:50 ნანონაწილაკები (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) წარმოიქმნა მოდიფიცირებული გამხსნელის ექსტრაქციის/აორთქლების პროცესის გამოყენებით. დიქლორმეთანში (2 ან 5%) გახსნილი PLGA დისპერგირებული იყო წყალში 0,5% (w/w) PVA-ხსნარში ახალი ექსპერიმენტული დანადგარის საშუალებით, რომელიც მოიცავდა უკონტაქტო ნაკადურ ულტრაბგერით უჯრედს Dmini. მსხვილი O/W-დისპერსია ჯერ წინასწარ შერეული იყო მაგნიტური მორევით, ხოლო შემდეგ ჰომოგენიზებული იყო უკონტაქტო ულტრაბგერით ნაკადურ უჯრედში Dmini (O- და W-ფაზების ნაკადის სიჩქარეები იყო 1:8). საწყისად წარმოქმნილი PLGA-გამხსნელის ნანოწვეთები ეტაპობრივად მყარდებოდა მილებში გავლისას და ხდებოდა PLGA ნანონაწილაკები. ნაწილაკების საბოლოო გამაგრება მიღწეული იყო 0,5% PVA-ხსნარის უფრო დიდ მოცულობაში.

ულტრაბგერითი უკონტაქტო ნაკადური უჯრედი Dmini დაბინძურების გარეშე ნანონაწილაკების სინთეზისთვის

შედეგები

ნანონაწილაკები საშუალო დიამეტრით 485 nm მარტივად მომზადდა 2% PLGA-ხსნარიდან DCM-ში 32W ულტრაბგერითი დამუშავების სიმძლავრით (ცხ. 1). ზომის განაწილება იყო მონომოდალური მცირე კუდით (სურ. 3A). ნანონაწილაკების ზომები ვრცელდებოდა 175-დან 755 nm-მდე 10 და 90% პროცენტულების მიხედვით. წარმოების პროცესის გამეორებადობა ყოველთვის კარგი იყო, რაც აისახებოდა მხოლოდ მცირე ცვალებადობაში ნაწილაკების საშუალო დიამეტრში. შემცირება ცხ. 1. PLGA50:50 ნანოსფეროების საშუალო დიამეტრი, რომლებიც მომზადდა სხვადასხვა პირობებში. ორი პარტიის საშუალო ± აბსოლუტური გადახრა.[/caption]

საბოლოოდ, უფრო ჰიდროფილური PLGA შეიცვალა უფრო ჰიდროფობური და დაბალი მოლეკულური წონის PLA-თი ნაწილაკების საშუალო ზომისა და ზომის განაწილების შესამჩნევი ცვლილებების გარეშე. არ იყო დაფიქსირებული განსხვავებები 2% პოლიმერის ხსნარებისგან მომზადებული ნაწილაკების სხვადასხვა პარტიების მორფოლოგიაში. ყველა მათგანი აჩვენებდა იდეალურად სფერულ ფორმებს და გლუვ ზედაპირებს (სურ. 3B). 5% PLGA-ხსნარისგან დამზადებული ნაწილაკები, თუმცა, იყო ნაკლებად სფერული, აჩვენებდა ოდნავ ნაოჭიან ზედაპირებს და ორი ან ზოგჯერ მეტი ნაწილაკის შერწყმას (სურ. 3C).

სურ. 3: PLGA ნანონაწილაკები. (A): ნაწილაკების ზომის განაწილება, რომლებიც მომზადდა პოლიმერის კონცენტრაციის/ულტრაბგერითი დამუშავების სიმძლავრის 2%/ 32W, 5%/ 32W და 2%/ 25W%-ზე; ყოფნის დრო = 14 s. (B),(C): SEM სურათები ნაწილაკებისა, რომლებიც მომზადდა 2 და 5% პოლიმერის ხსნარებიდან, შესაბამისად. ყოფნის დრო = 14s; ულტრაბგერითი დამუშავების სიმძლავრე = 32W. მასშტაბის ზოლები შეესაბამება 1 მიკრონს.
(კვლევა და სურათები: © Freitas et al., 2006)

განხილვა და დასკვნა

ულტრაბგერითი ნაკადური უჯრედი აღმოჩნდა კარგად შესაფერისი ემულსია-გამხსნელის ექსტრაქციის/აორთქლების საფუძველზე ბიოდეგრადირებადი პოლიმერული ნანოსფეროების წარმოებისთვის. მომავალი კვლევები მიმართული იქნება პროცესის მასშტაბირებისკენ და სიმძლავრის შესატანის ზრდისკენ, რათა მიღებულ იქნას უფრო წვრილი ემულსიები. გარდა ამისა, შესწავლილი იქნება უჯრედის შესაფერისობა წყალი-ზეთში ემულსიების მოსამზადებლად, მაგალითად, წამლით დატვირთული მიკროსფეროებად შემდგომი გადამუშავებისთვის.

ლიტერატურა

• 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.