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 stanowią bardzo skuteczne systemy dostarczania leków i antygenów, charakteryzujące się naturalnym potencjałem w zakresie ukierunkowanego dostarczania leków i antygenów. Obecne metody wytwarzania nanokulek PLGA to typowe procesy okresowe, które napotykają trudności związane ze skalowaniem w warunkach sterylnych. W niniejszym artykule przedstawiamy nowatorską i elegancką metodę wytwarzania nanokulek PLGA w procesie ciągłym, bezkontaktowym i wolnym od zanieczyszczeń, który można z łatwością prowadzić w warunkach sterylnych. W trakcie całego procesu produkcyjnego produkt pozostaje w bezpośrednim kontakcie wyłącznie ze sterylnymi rurkami szklanymi i teflonowymi. Proces ten można prowadzić w systemie zamkniętym, aby zapobiec wszelkim zanieczyszczeniom środowiskowym.

Schemat konfiguracji do bezzanieczyszczeniowej syntezy nanocząstek z wykorzystaniem bezkontaktowej komory przepływowej Dmini firmy Hielscher do sonikacji

Metoda bezkontaktowej produkcji nanosfer za pomocą ultradźwięków

Nanocząstki PLGA w stosunku 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) wytworzono przy użyciu zmodyfikowanego procesu ekstrakcji rozpuszczalnikowej i odparowywania. PLGA rozpuszczony w dichlorometanie (2 lub 5%) zdyspergowano w wodnym 0,5% (w/w) roztworze PVA za pomocą nowatorskiej konfiguracji eksperymentalnej obejmującej bezkontaktową komorę ultradźwiękową przepływową Dmini. Gruboziarnistą dyspersję typu O/W najpierw wstępnie wymieszano za pomocą mieszadła magnetycznego, a następnie zhomogenizowano w bezkontaktowej komorze przepływowej z ultradźwiękami typu Dmini (stosunek natężenia przepływu fazy oleistej do wodnej wynosił 1:8). Początkowo utworzone nanokropelki PLGA w rozpuszczalniku stopniowo zestalały się podczas przepływu przez rurki, przekształcając się w nanocząstki PLGA. Ostateczne utwardzenie cząstek osiągnięto w większej objętości 0,5% roztworu PVA.

Bezkontaktowa komora przepływowa Dmini wykorzystująca technologię ultradźwiękową do syntezy nanocząstek bez zanieczyszczeń

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 Tabela 1. Średnia średnica nanosfer PLGA50:50 wytworzonych w różnych warunkach. Średnia z dwóch partii ± odchylenie bezwzględne.[/caption]

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).

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.
(Opracowanie i zdjęcia: © Freitas et al., 2006)

Omówienie i wnioski

Stwierdzono, że komora przepływowa z napędem ultradźwiękowym doskonale nadaje się do produkcji biodegradowalnych nanosfer polimerowych w procesie ekstrakcji i odparowywania z użyciem emulsji i rozpuszczalnika. Przyszłe badania będą ukierunkowane na zwiększenie skali procesu oraz podwyższenie mocy wejściowej w celu uzyskania jeszcze drobniejszych emulsji. Ponadto zbadana zostanie przydatność komory do przygotowywania emulsji typu „woda w oleju”, np. do dalszego przetwarzania na mikrosfery zawierające leki.

Literatura