Biologisch afbreekbare nanosferen produceren

Biologisch afbreekbare micro- en nanosferen kunnen geproduceerd worden in een continu, contact- en contaminatievrij proces dat gemakkelijk onder steriele omstandigheden uitgevoerd kan worden.

Inleiding

Biologisch afbreekbare micro- en nanosferen (MS, NS) van poly(lactide-coglycolide) (PLGA) of andere materialen zijn zeer krachtige systemen voor de toediening van geneesmiddelen en antigenen, met een inherent vermogen om geneesmiddelen en antigenen gericht af te leveren. De huidige methoden voor de productie van PLGA-NS zijn typische batchprocessen en kampen met moeilijkheden bij het opschalen onder steriele omstandigheden. Hier presenteren we een nieuwe en elegante methode voor de productie van PLGA-nanobolletjes in een continu, contact- en contaminatievrij proces dat gemakkelijk onder steriele omstandigheden kan worden uitgevoerd. Gedurende het gehele productieproces komt het product uitsluitend in direct contact met steriele glazen en Teflon®-buizen. Het proces kan in een gesloten systeem worden uitgevoerd om elke vorm van omgevingsverontreiniging te voorkomen.

Schema van de opstelling voor een contaminatievrije synthese van nanodeeltjes met behulp van de contactloze Hielscher-sonicatiestroomcel Dmini

Methode voor de contactloze productie van nanobolletjes met behulp van ultrasone golven

PLGA 50:50-nanodeeltjes (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) werden vervaardigd met behulp van een aangepast proces van oplosmiddelextractie en -verdamping. In dichloormethaan opgelost PLGA (2 of 5%) werd gedispergeerd in een waterige 0,5% (w/w) PVA-oplossing met behulp van een nieuwe experimentele opstelling met een contactloze doorstroom-ultrasone cel Dmini. De grove O/W-dispersie werd eerst voorgemengd met een magnetische roerder en vervolgens gehomogeniseerd in de contactloze doorstroom-ultrasone cel Dmini (de stroomsnelheden van de O- en W-fasen waren 1:8). De aanvankelijk gevormde PLGA-oplosmiddel-nanodruppeltjes stoldden geleidelijk tijdens de doorstroom door de buisjes en werden zo tot PLGA-nanodeeltjes. De definitieve uitharding van de deeltjes vond plaats in een groter volume van 0,5% PVA-oplossing.

Ultrasone, contactloze doorstroomcel Dmini voor verontreinigingsvrije synthese van nanodeeltjes

Resultaten

Nanodeeltjes met een gemiddelde diameter van 485 nm werden gemakkelijk bereid uit een 2% PLGA oplossing in DCM bij 32 W sonicatievermogen (Tab. 1). De grootteverdeling was monomodaal met een lichte staart (Fig. 3A). De grootte van de nanodeeltjes varieerde van 175 tot 755 nm volgens de percentielen van 10 en 90%. De herhaalbaarheid van het productieproces was consistent goed, zoals blijkt uit de slechts geringe variabiliteit in de gemiddelde deeltjesdiameter. Het verlagen van de Tabel 1. Gemiddelde diameter van PLGA50:50-nanosferen die onder verschillende omstandigheden zijn vervaardigd. Gemiddelde van twee partijen ± absolute afwijking.[/caption]

Tot slot werd het meer hydrofiele PLGA vervangen door het meer hydrofobe en lager moleculaire gewicht PLA zonder merkbare veranderingen in de gemiddelde deeltjesgrootte en de grootteverdeling. Er werden geen verschillen waargenomen in de morfologie van de verschillende batches deeltjes bereid uit 2% polymeeroplossingen. Ze vertoonden allemaal perfect sferische vormen en gladde oppervlakken (Fig. 3B). De deeltjes gemaakt van de 5% PLGA oplossing waren echter minder bolvormig, vertoonden enigszins rimpelige oppervlakken en fusies van twee of soms meer deeltjes (Fig. 3C).

Fig. 3: PLGA nanodeeltjes. (A): Grootteverdeling van deeltjes bereid bij polymeerconcentratie / sonicatievermogen van 2% / 32W, 5% / 32W, en 2% / 25W%; verblijftijd = 14 s. (B), (C): SEM-foto's van deeltjes bereid uit 2 en 5% polymeeroplossingen, respectievelijk. Verblijftijd = 14s; sonicatievermogen = 32W. Staven vertegenwoordigen 1 micron.
(Studie en foto's: © Freitas et al., 2006)

Besprakking en conclusie

De ultrasone doorstroomcel bleek zeer geschikt te zijn voor de productie van biologisch afbreekbare polymere nanosferen door middel van emulsie-oplosmiddelextractie en -verdamping. Toekomstig onderzoek zal gericht zijn op het opschalen van het proces en het verhogen van het ingangsvermogen om nog fijnere emulsies te verkrijgen. Daarnaast zal worden onderzocht of de cel geschikt is voor de bereiding van water-in-olie-emulsies, bijvoorbeeld voor verdere verwerking tot met geneesmiddelen geladen microsferen.

Literatuur