Bioloģiski noārdāmu nanolodiņu ražošana

Bioloģiski noārdāmas mikro- un nanolodiņas var ražot nepārtrauktā, kontakta un piesārņojuma brīvā procesā, ko var viegli veikt sterilos apstākļos.

Ievads

Bioloģiski noārdāmas mikro- un nanolodiņas (MS, NS), kas izgatavotas no polilaktīda-koglikolīda (PLGA) vai citiem materiāliem, ir ļoti spēcīgas zāļu un antigēnu piegādes sistēmas ar iekšēju potenciālu zāļu un antigēnu mērķēšanai. Pašreizējās metodes PLGA NS ražošanai ir tipiski partiju procesi, un tās cieš no grūtībām palielināt apjomus sterilos apstākļos. Šeit mēs piedāvājam jaunu un elegantu metodi PLGA nanolodiņu ražošanai nepārtrauktā, kontakta un piesārņojuma brīvā procesā, ko var viegli veikt sterilos apstākļos. Visa ražošanas procesa laikā produkts ir tiešā kontaktā tikai ar sterilu stiklu un Teflon® caurulēm. Process var tikt veikts slēgtā sistēmā, lai novērstu jebkuru vides piesārņojumu.

Shēma iekārtai piesārņojuma brīvai nanodaļiņu sintēzei, izmantojot Hielscher bezkontakta ultraskaņas plūsmas šūnu Dmini

Ultraskaņas bezkontakta nanolodiņu ražošanas metode

PLGA50:50 nanodaļiņas (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) tika ražotas, izmantojot modificētu šķīdinātāja ekstrakcijas/iztvaicēšanas procesu. Dihlormetānā izšķīdināts PLGA (2 vai 5%) tika dispersēts 0,5% (w/w) PVA ūdens šķīdumā, izmantojot jauno eksperimentālo iekārtu ar bezkontakta caurplūdes ultraskaņas apstrādes šūnu Dmini. Rupjdisperso O/W dispersiju vispirms iepriekš sajauca ar magnētisko maisītāju un pēc tam homogenizēja bezkontakta ultraskaņas caurplūdes šūnā Dmini (O un W fāžu plūsmas ātrumu attiecība bija 1:8). Sākotnēji izveidotie PLGA un šķīdinātāja nanopilieni pakāpeniski sacietēja, plūstot pa caurulēm, un kļuva par PLGA nanodaļiņām. Daļiņu galīgā sacietēšana tika panākta lielākā 0,5% PVA šķīduma tilpumā.

Ultraskaņas bezkontakta plūsmas šūna Dmini piesārņojuma brīvai nanodaļiņu sintēzei

Rezultāti

Nanodaļiņas ar vidējo diametru 485 nm tika viegli sagatavotas no 2% PLGA šķīduma DCM pie 32W ultraskaņas jaudas (1. tab.). Izmēru sadalījums bija monomodāls ar nelielu asti (3. att. A). Nanodaļiņu izmēri svārstījās no 175 līdz 755 nm atbilstoši 10 un 90% procentilēm. Ražošanas procesa atkārtojamība bija konsekventi laba, ko atspoguļoja tikai neliela vidējā daļiņu diametra mainīguma pakāpe. Samazinot 1. tab. PLGA50:50 nanolodiņu vidējais diametrs, kas sagatavotas dažādos apstākļos. Divu partiju vidējais ± absolūtā novirze.[/caption]

Visbeidzot, hidrofilākais PLGA tika aizstāts ar hidrofobāko un zemākas molekulmasas PLA bez pamanāmām izmaiņām daļiņu vidējā izmērā un izmēru sadalījumā. Netika novērotas atšķirības dažādu partiju daļiņu, kas sagatavotas no 2% polimēra šķīdumiem, morfoloģijā. Visām tām bija pilnīgi sfēriskas formas un gludas virsmas (3. att. B). Tomēr daļiņas, kas izgatavotas no 5% PLGA šķīduma, bija mazāk sfēriskas, ar nedaudz krokainām virsmām un divu vai dažreiz vairāku daļiņu saplūšanu (3. att. C).

3. att.: PLGA nanodaļiņas. (A): Daļiņu izmēru sadalījums, kas sagatavotas pie polimēra koncentrācijas/ ultraskaņas jaudas 2%/ 32W, 5%/ 32W un 2%/ 25W%; uzturēšanās laiks = 14 s. (B),(C): SEM attēli daļiņām, kas sagatavotas no 2 un 5% polimēra šķīdumiem attiecīgi. Uzturēšanās laiks = 14s; ultraskaņas jauda = 32W. Joslas apzīmē 1 mikronu.
(Pētījums un attēli: © Freitas et al., 2006)

Diskusija un secinājumi

Tika konstatēts, ka ultraskaņas caurplūdes šūna ir labi piemērota bioloģiski noārdāmu polimēru nanolodiņu ražošanai, kuras pamatā ir emulsijas šķīdinātāja ekstrakcija/iztvaicēšana. Turpmākie pētījumi būs vērsti uz procesa mēroga palielināšanu un pievadītās jaudas palielināšanu, lai iegūtu vēl smalkākas emulsijas. Turklāt tiks pētīta šūnas piemērotība ūdens eļļā emulsiju sagatavošanai, piemēram, turpmākai pārstrādei zāles saturošās mikrolodiņās.

Literatūra

• 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.