Produção de nanoesferas biodegradáveis

As microesferas e nanoesferas biodegradáveis podem ser produzidas num processo contínuo, sem contacto nem contaminação, que pode ser facilmente realizado em condições estéreis.

Introdução

As microesferas e nanoesferas biodegradáveis (MS, NS) feitas de poly(lactide-coglycolide) (PLGA) ou de outros materiais são sistemas muito potentes de administração de fármacos e antigénios, com potencial intrínseco para o direcionamento de fármacos e antigénios. Os métodos atuais de produção de NS de PLGA são processos típicos por lotes e apresentam dificuldades de aumento de escala em condições estéreis. Aqui, apresentamos um método novo e elegante para produzir nanoesferas de PLGA num processo contínuo, sem contacto nem contaminação, que pode ser facilmente realizado em condições estéreis. Durante todo o processo de fabrico, o produto está em contacto direto apenas com vidro estéril e tubos de Teflon®. O processo pode ser realizado num sistema fechado para evitar qualquer contaminação ambiental.

Esquema da montagem para a síntese de nanopartículas sem contaminação utilizando a célula de fluxo Dmini da Hielscher para sonicação sem contacto

Método de produção ultrassónica de nanoesferas sem contacto

As nanopartículas de PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) foram produzidas utilizando um processo modificado de extração/evaporação do solvente. O PLGA dissolvido em diclorometano (2 ou 5%) foi disperso numa solução aquosa de PVA a 0,5% (w/w) através da nova montagem experimental que inclui uma célula de fluxo Dmini para sonicação sem contacto. A dispersão grosseira O/W foi primeiro pré-misturada com um agitador magnético e depois homogeneizada na célula de fluxo ultrassónica Dmini sem contacto (os caudais das fases O e W estavam na proporção de 1:8). As nanogotículas de PLGA-solvente inicialmente formadas solidificaram gradualmente durante a passagem pelos tubos, tornando-se nanopartículas de PLGA. O endurecimento final das partículas foi conseguido num volume maior de solução de PVA a 0,5%.

Célula de fluxo ultrassónica Dmini sem contacto para a síntese de nanopartículas sem contaminação

Resultados

Foram facilmente preparadas nanopartículas com um diâmetro médio de 485 nm a partir de uma solução de PLGA a 2% em DCM, com uma potência de sonicação de 32W (Tab. 1). A distribuição de tamanhos era unimodal, com uma ligeira cauda. (Fig. 3A). Os tamanhos das nanopartículas variavam de 175 a 755 nm, de acordo com os percentis de 10 e 90%. A repetibilidade do processo de produção foi consistentemente boa, como demonstrado pela variabilidade apenas reduzida do diâmetro médio das partículas. A redução de Tabela 1. Diâmetro médio das nanoesferas de PLGA50:50 preparadas em diferentes condições. Média de dois lotes ± desvio absoluto.[/caption]

Por fim, o PLGA, mais hidrofílico, foi substituído por PLA, mais hidrofóbico e de menor massa molecular, sem alterações percetíveis no tamanho médio das partículas nem na distribuição de tamanhos. Não foram observadas diferenças na morfologia dos diferentes lotes de partículas preparadas a partir de soluções poliméricas a 2%. Todas apresentavam formas perfeitamente esféricas e superfícies lisas (Fig. 3B). No entanto, as partículas produzidas a partir da solução de PLGA a 5% eram menos esféricas, apresentavam superfícies ligeiramente enrugadas e fusões de duas ou, por vezes, mais partículas (Fig. 3C).

Fig. 3: Nanopartículas de PLGA. (A): Distribuição de tamanhos das partículas preparadas com concentração de polímero/ potência de sonicação de 2%/ 32W, 5%/ 32W e 2%/ 25W%; tempo de residência = 14 s. (B),(C): Imagens de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) de partículas preparadas a partir de soluções poliméricas a 2 e 5%, respetivamente. Tempo de residência = 14s; potência de sonicação = 32W. As barras representam 1 micrómetro.
(Estudo e imagens: © Freitas et al., 2006)

Discussão e conclusão

Verificou-se que a célula de fluxo ultrassónica é adequada para a produção de nanoesferas poliméricas biodegradáveis baseada na extração/evaporação do solvente de uma emulsão. A investigação futura será orientada para o aumento de escala do processo e para o aumento da potência fornecida, de modo a obter emulsões ainda mais finas. Além disso, será estudada a adequação da célula à preparação de emulsões de água em óleo, por exemplo, para posterior processamento em microesferas carregadas com fármacos.

Bibliografia

• 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.