Produkcja biodegradowalnych nanosfer
Biodegradowalne mikro- i nanosfery mogą być wytwarzane w ciągłym, bezkontaktowym i wolnym od zanieczyszczeń procesie, który może być łatwo prowadzony w sterylnych warunkach.
Wprowadzenie
Biodegradowalne mikro- i nanosfery (MS, NS) wykonane z poli(laktydu-koglikolidu) (PLGA) lub innych materiałów są bardzo silnymi systemami dostarczania leków i antygenów z nieodłącznym potencjałem do celowania w leki i antygeny. Obecne metody produkcji PLGA NS są typowymi procesami wsadowymi i mają trudności ze skalowaniem w sterylnych warunkach. Tutaj przedstawiamy nowatorską i elegancką metodę produkcji PLGA NS w sposób ciągły, kontaktowy i sterylny. Proces wolny od zanieczyszczeń które mogą być łatwo stosowane w sterylnych warunkach. Podczas całego procesu produkcyjnego produkt ma bezpośredni kontakt wyłącznie ze sterylnymi rurkami szklanymi i teflonowymi®. Proces może być prowadzony w systemie zamkniętym, aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska.
metody
Nanocząstki PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) zostały wytworzone przy użyciu zmodyfikowanego procesu ekstrakcji/odparowania rozpuszczalnikiem [1]. PLGA rozpuszczony w dichlorometanie (2 lub 5%) zdyspergowano w wodnym 0,5% (w/w) roztworze PVA za pomocą nowatorskiego układu eksperymentalnego obejmującego bezkontaktowy przepływ. komórka ultradźwiękowa. Gruboziarnista dyspersja O/W była najpierw wstępnie mieszana za pomocą mieszadła magnetycznego, a następnie homogenizowana w mieszalniku. ultradźwiękowa cela przepływowa (natężenia przepływu faz O i W wynosiły 1:8). Początkowo utworzone nanokrople rozpuszczalnika PLGA stopniowo zestalały się podczas przechodzenia w rurkach, przekształcając się w nanocząstki PLGA. Ostateczne utwardzenie cząstek osiągnięto w większej objętości 0,5% roztworu PVA.
Rys. 1: Zestaw eksperymentalny do produkcji nanosfer PLGA
Rys. 2: Projekt ultradźwiękowa cela przepływowa
Wyniki
Nanocząstki o średniej średnicy 485 nm zostały łatwo przygotowane z 2% roztworu PLGA w DCM przy mocy sonikacji 32 W (Tab. 1). Rozkład wielkości był mono-modalny z niewielkim ogonem (Rys. 3A). Rozmiary nanocząstek rozciągały się od 175 do 755 nm zgodnie z percentylem 10 i 90%. Powtarzalność procesu produkcji była niezmiennie dobra, co odzwierciedla jedynie niewielka zmienność średniej średnicy cząstek. Obniżenie emulsja Czas przebywania w polu sonicznym od 14 do 7s miał jedynie niewielki wpływ na wielkość nanocząstek. Zmniejszenie mocy sonikacji z 32 do 25 W spowodowało jednak znaczny wzrost średniej wielkości cząstek z 485 do 700 nm, spowodowany wyraźniejszym ogonowaniem krzywej rozkładu wielkości (rys. 3A). Mniej wyraźny, choć znaczący wzrost średniego rozmiaru cząstek z 485 do 600 nm stwierdzono przy zastosowaniu 5% zamiast 2% roztworu PLGA.
Wreszcie, bardziej hydrofilowy PLGA został wymieniony na bardziej hydrofobowy i o niższej masie cząsteczkowej PLA bez zauważalnych zmian w średnim rozmiarze i rozkładzie wielkości cząstek. Nie zaobserwowano różnic w morfologii różnych partii cząstek przygotowanych z 2% roztworów polimeru. Wszystkie wykazywały idealnie kuliste kształty i gładkie powierzchnie (Rys. 3B). Cząstki wykonane z 5% roztworu PLGA były jednak mniej kuliste, wykazywały lekko pomarszczone powierzchnie i fuzje dwóch lub czasem więcej cząstek (ryc. 3C).
Tabela 1. Średnia średnica nanosfer PLGA50:50 przygotowanych w różnych warunkach. Średnia z dwóch partii ± odchylenie bezwzględne.
Rys. 3: Nanocząstki PLGA. (A): Rozkład wielkości cząstek przygotowanych przy stężeniu polimeru / mocy sonikacji 2% / 32W, 5% / 32W i 2% / 25W%; czas przebywania = 14 s. (B), (C): Zdjęcia SEM cząstek przygotowanych odpowiednio z 2 i 5% roztworów polimeru. Czas przebywania = 14s; moc sonikacji = 32W. Słupki reprezentują 1 mikron.
Dyskusja i wnioski
The ultradźwiękowa cela przepływowa została uznana za dobrze nadającą się do produkcji biodegradowalnych nanosfer polimerowych w oparciu o ekstrakcję emulsyjno-rozpuszczalnikową/odparowanie. Przyszłe badania będą ukierunkowane na skalowanie procesu i zwiększenie mocy wejściowej w celu uzyskania jeszcze drobniejszych emulsji. Ponadto, przydatność ogniwa do przygotowywania emulsji typu woda w oleju emulsje, np. do dalszego przetwarzania w mikrosfery obciążone lekiem.
Literatura
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Szybka i prosta metoda wytwarzania biodegradowalnych nanosfer, w: European Cells and Materials Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (strona 28)
Informacje te zostały przedstawione na konferencji Swiss Society of Biomaterials