생분해성 나노구체 제조

생분해성 마이크로구체와 나노구체는 무균 조건에서 손쉽게 수행할 수 있는 연속식 비접촉·무오염 공정으로 제조할 수 있습니다.

서론

폴리(락타이드-co-글리콜라이드)(PLGA) 또는 기타 소재로 만든 생분해성 마이크로구체와 나노구체(MS, NS)는 약물 및 항원 표적화에 대한 내재적 잠재력을 지닌 매우 효과적인 약물 및 항원 전달 시스템입니다. 현재 PLGA NS를 제조하는 방법은 일반적인 배치 공정으로, 무균 조건에서 규모를 확대하기 어렵다는 문제가 있습니다. 여기에서는 무균 조건에서 손쉽게 수행할 수 있는 연속식 비접촉·무오염 공정으로 PLGA 나노구체를 제조하는 새롭고 간결한 방법을 소개합니다. 전체 제조 공정 동안 제품은 무균 유리 및 Teflon® 튜브와만 직접 접촉합니다. 환경으로 인한 모든 오염을 방지하기 위해 폐쇄형 시스템에서 공정을 수행할 수 있습니다.

Hielscher 비접촉 초음파 처리 플로우 셀 Dmini를 사용한 무오염 나노입자 합성 장치의 개략도

초음파를 이용한 비접촉 나노구체 제조 방법

PLGA50:50 나노입자(Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim)는 변형된 용매 추출/증발 공정을 사용하여 제조했습니다. 디클로로메탄에 용해한 PLGA(2 또는 5%)를 비접촉 유통식 초음파 처리 셀 Dmini가 포함된 새로운 실험 장치를 사용하여 0.5% (w/w) PVA 수용액에 분산시켰습니다. 거친 O/W 분산액을 먼저 자석 교반기로 예비 혼합한 다음, 비접촉 초음파 유통식 셀 Dmini에서 균질화했습니다(O상과 W상의 유량비는 1:8이었습니다). 초기에 형성된 PLGA-용매 나노액적은 튜브를 통과하는 동안 점차 고화되어 PLGA 나노입자가 되었습니다. 입자의 최종 경화는 더 많은 부피의 0.5% PVA 용액에서 이루어졌습니다.

무오염 나노입자 합성을 위한 초음파 비접촉 플로우 셀 Dmini

결과

DCM에 용해한 2% PLGA 용액으로부터 32W의 초음파 처리 출력에서 평균 직경이 485 nm인 나노입자를 손쉽게 제조했습니다(표 1). 크기 분포는 약간의 꼬리 끌림이 있는 단봉형이었습니다(그림 3A). 나노입자 크기는 10 및 90% 백분위수 기준으로 175에서 755 nm까지 분포했습니다. 평균 입자 직경의 변동이 미미했다는 점에서 알 수 있듯이 제조 공정의 반복성은 일관되게 양호했습니다. 낮추는 것은 표 1. 서로 다른 조건에서 제조한 PLGA50:50 나노구체의 평균 직경. 두 배치의 평균 ± 절대 편차.[/caption]

마지막으로, 친수성이 더 높은 PLGA를 소수성이 더 높고 분자량이 더 낮은 PLA로 대체했을 때 입자의 평균 크기와 크기 분포에 눈에 띄는 변화는 없었습니다. 2% 고분자 용액으로 제조한 서로 다른 배치의 입자 간에는 형태 차이가 관찰되지 않았습니다. 모두 완벽한 구형과 매끄러운 표면을 나타냈습니다(그림 3B). 그러나 5% PLGA 용액으로 제조한 입자는 구형성이 낮았으며, 표면에 약간의 주름이 나타났고, 두 개 또는 때로는 그 이상의 입자가 융합된 모습을 보였습니다(그림 3C).

그림 3: PLGA 나노입자. (A): 고분자 농도/초음파 처리 출력이 2%/ 32W, 5%/ 32W 및 2%/ 25W%인 조건에서 제조한 입자의 크기 분포; 체류 시간 = 14 s. (B),(C): 각각 2 및 5% 고분자 용액으로 제조한 입자의 SEM 사진. 체류 시간 = 14s; 초음파 처리 출력 = 32W. 눈금 막대는 1 마이크로미터를 나타냅니다.
(연구 및 사진: © Freitas et al., 2006)

고찰 및 결론

초음파 유통식 셀은 에멀션-용매 추출/증발에 기반한 생분해성 고분자 나노구체 제조에 매우 적합한 것으로 확인되었습니다. 향후 연구는 더욱 미세한 에멀션을 얻기 위한 공정 규모 확대와 입력 출력 증가에 초점을 맞출 예정입니다. 또한 약물이 탑재된 마이크로구체로의 후속 가공 등을 위한 유중수형 에멀션 제조에 이 셀이 적합한지도 연구할 예정입니다.

참고 문헌

• 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.