Bioloģiski noārdāmu nanosfēru ražošana
Bioloģiski noārdāmas mikrosfēras un nanosfēras var iegūt nepārtrauktā, bezkontakta un piesārņojuma procesā, ko var viegli veikt sterilos apstākļos.
Ievads
Bioloģiski noārdāmas mikro- un nanosfēras (MS, NS), kas izgatavotas no poli(laktīda-koglikolīda) (PLGA) vai citiem materiāliem, ir ļoti spēcīgas zāļu un antigēnu piegādes sistēmas ar raksturīgu potenciālu zāļu un antigēnu mērķēšanai. Pašreizējās PLGA NS ražošanas metodes ir tipiski partijas procesi, un tām ir grūtības palielināt mērogu sterilos apstākļos. Šeit mēs piedāvājam jaunu un elegantu metodi PLGA NS ražošanai nepārtrauktā, kontakta un no piesārņojuma brīvs process, ko var viegli palaist sterilos apstākļos. Visa ražošanas procesa laikā produkts ir tiešā saskarē tikai ar sterilu stiklu un teflona® caurulēm. Procesu var veikt slēgtā sistēmā, lai novērstu jebkādu vides piesārņojumu.
Metodes
PLGA50:50 nanodaļiņas (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) tika iegūtas, izmantojot modificētu šķīdinātāja ekstrakcijas/iztvaikošanas procesu [1]. Dihlormetānā izšķīdinātā PLGA (2 vai 5%) tika disperģēta 0,5% (m/m) PVA ūdens šķīdumā, izmantojot jaunu eksperimentālu iekārtu, kas ietver bezkontakta plūsmu Ultrasonication šūna. Rupjo O/W dispersiju vispirms sajauca ar magnētisko maisītāju un pēc tam homogenizēja Ultraskaņas caurplūdes šūna (O- un W fāžu plūsmas ātrumi bija 1:8). Sākotnēji izveidotie PLGA šķīdinātāju nanodropleti pakāpeniski sacietēja caurules pārejas laikā, lai kļūtu par PLGA nanodaļiņām. Daļiņu galīgā sacietēšana tika panākta lielākā 0,5% PVA šķīduma tilpumā.
Zīm. 1: Eksperimentālā iekārta PLGA nanosfēru ražošanai
Zīm. 2: Dizains Ultraskaņas caurplūdes šūna
Rezultātus
Nanodaļiņas ar vidējo diametru 485 nm tika viegli sagatavotas no 2% PLGA šķīduma DHM ar 32 W ultraskaņas jaudu (1. cilne). Izmēru sadalījums bija monomodāls ar nelielu atslābumu (3. att. A). Nanodaļiņu izmēri pagarināti no 175 līdz 755 nm saskaņā ar 10 un 90% procentilēm. Ražošanas procesa atkārtojamība bija nemainīgi laba, par ko liecina tikai neliela daļiņu vidējā diametra mainība. Pazeminot emulsijas uzturēšanās laiks skaņas laukā no 14 līdz 7s tikai nedaudz ietekmēja nanodaļiņu izmēru. Tomēr ultraskaņas jaudas samazināšana no 32 līdz 25W izraisīja ievērojamu vidējā daļiņu izmēra pieaugumu no 485 līdz 700nm, ko izraisīja izteiktāka izmēru sadalījuma līknes izdalīšanās (3. att. A). Mazāk izteikts, lai gan ievērojams daļiņu vidējā izmēra pieaugums no 485 līdz 600 nm tika konstatēts, lietojot 5%, nevis 2% PLGA šķīdumu.
Visbeidzot, hidrofilākā PLGA tika apmainīta pret hidrofobāku un mazāku molekulmasu PLA bez ievērojamām daļiņu vidējā izmēra un izmēra sadalījuma izmaiņām. Netika novērotas atšķirības dažādu daļiņu partiju morfoloģijā, kas sagatavotas no 2% polimēru šķīdumiem. Viņiem visiem bija perfekti sfēriskas formas un gludas virsmas (3.B att.). Daļiņas, kas izgatavotas no 5% PLGA šķīduma, tomēr bija mazāk sfēriskas, parādīja nedaudz grumbuļainas virsmas un divu vai dažreiz vairāk daļiņu saplūšanu (3. att. C).
Tabula Nr.1. PLGA50:50 nanosfēru vidējais diametrs, kas sagatavotas dažādos apstākļos. Divu partiju vidējais lielums ± absolūto novirzi.
Zīm. 3: PLGA nanodaļiņas. (A): Daļiņu izmēru sadalījums, kas sagatavotas ar polimēru koncentrāciju / ultraskaņas apstrādes jaudu 2% / 32W, 5% / 32W un 2% / 25W%; rezidences laiks = 14 s. (B),(C): SEM attēli ar daļiņām, kas sagatavotas attiecīgi no 2 un 5% polimēru šķīdumiem. Uzturēšanās laiks = 14s; ultraskaņas apstrādes jauda = 32W. Stieņi pārstāv 1 mikronu.
Diskusija un secinājumi
Gada Ultraskaņas caurplūdes šūna tika konstatēts, ka tas ir labi piemērots emulsijas šķīdinātāja ekstrakcijai/iztvaicēšanai, pamatojoties uz bioloģiski noārdāmu polimēru nanosfēru ražošanu. Turpmākie pētījumi būs vērsti uz procesa paplašināšanu un jaudas ieguldījuma palielināšanu, lai iegūtu vēl smalkākas emulsijas. Turklāt šūnas piemērotība ūdens sagatavošanai eļļā Emulsijas, piemēram, tālākai pārstrādei ar zālēm noslogotās mikrosfērās, tiks pētīts.
Literatūra
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Ganders, B.:Ātra un vienkārša metode bioloģiski noārdāmu nanosfēru ražošanai, atrodama: Eiropas šūnas un materiāli, 7. sējums. 2004. gada 2. sējums (28. lpp.)
Šī informācija tika prezentēta Šveices Biomateriālu biedrībā
2. attēls: Dizains Ultraschall-Durchflusszelle
Ergebnisse
Nanopartikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 485nm konnten vollständig aus einer 2% PLGA-Lösung in DCM bei 32W Beschallungsleistung gewonnen werden (Tab. 1). Die Größenverteilung zeigt sich monomodal mit einem leicht verzögertem Auslaufen der Kurve (Att. 3A). Entsprechend des Perzentilwertes von 10 und 90% erstreckte sich die Nanopartikelgröße von 175 bis 755nm. Die Wiederholbarkeit des Produktionsprozesses war durchwegs gut, was auf die nur geringe Variabilität des durchschnittlichen Partikeldurchmessers zurückzuführen ist. Eine Verringerung der Beschallungszeit, bei der die Emulsijas statt 14 nur noch 7 Sekunden dem Ultraschallfeld ausgesetzt wird, hat nur wenig Auswirkung auf die Größe der Nanopartikel. Ein Herabsetzen der Beschallungsleistung von 32 auf 25W bewirkt hingegen einen beträchtlichen Anstieg des durchschnittlichen Partikeldurchmessers von 485 auf 700nm, der durch ein deutlicheres Verschieben der Größenverteilungskurve hervorgerufen wird (Att. 3A). Ein nicht so markanter, aber trotzdem beachtenswerter Anstieg der durchschnittlichen Partikelgröße von 485 auf 600nm konnte festgestellt werden, wenn anstatt einer 2% eine 5% PLGA-Lösung verwendet wurde. Abschließend wurde das hydrophile PLGA gegen das hydrophobe PLA, welches zudem ein niedrigereres Molekulergewicht aufweist, ausgetauscht, wobei allerdings keine bemerkenswerten Veränderungen bezüglich der durchschnittlichen Partikelgröße und der Größenverteilung beobachtet werden können. In ihrer Morphologie zeigten die verschiedenen Batches, die eine 2% Polymerlösung enthielten, keine Unterschiede. Alle zeigten perfekte Kugelformen und glatte Oberflächen (Att. 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (Att. 3C).
1. tabula. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
3. attēls: PLGA Nanopartikel. (A): Größenverteilung bei Partikeln, die bei einer Polymerkonzentration/Beschallungsintensität von 2%/ 32W, 5%/ 32W un 2%/ 25W%; Verweilzeit = 14 s. (B),(C): SEM Bilder der Partikel, die aus 2% bzw. 5% Polymerlösungen vorbereitet wurden. Verweilzeit = 14s; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
mirt Ultraschall-Durchflusszelle wurde speziell für die Emulsion-Lösungsmittel-Extraktion / Evaporation basierte Herstellung von biologisch abbaubaren Polymer-Nanosphären entworfen. Die zukünftige Forschung auf diesem Gebiet wird auf ein Scale-up des Prozesses ausgerichtet sein, ebenso wie auf eine Steigerung des Leistungseintrages, um noch feinere Emulsionen zu erhalten. Zudem wird Zelle auf ihre Tauglichkeit bei der Herstellung von Wasser-in-Öl-Emulsionen untersucht, z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Literatūra
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Ganders, B.:Ātra un vienkārša metode bioloģiski noārdāmu nanosfēru ražošanai, atrodama: Eiropas šūnas un materiāli, 7. sējums. 2004. gada 2. sējums (28. lpp.)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.