Producerea de nanosfere biodegradabile

Micro- și nanosferele biodegradabile pot fi produse într-un proces continuu, fără contact și contaminare, care poate fi rulat cu ușurință în condiții sterile.

Introducere

Microsferele și nanosferele biodegradabile (MS, NS) realizate din poli(lactid-coglicolid) (PLGA) sau din alte materiale reprezintă sisteme extrem de eficiente de administrare a medicamentelor și a antigenilor, cu un potențial inerent de direcționare a acestora. Metodele actuale de producere a NS din PLGA sunt procese tipice în serie și se confruntă cu dificultăți de scalare la scară mai mare în condiții sterile. Aici, prezentăm o metodă nouă și elegantă de producere a nanosferelor din PLGA într-un proces continuu, fără contact și fără contaminare, care poate fi ușor derulat în condiții sterile. Pe parcursul întregului proces de fabricație, produsul intră în contact direct doar cu tuburi sterile din sticlă și Teflon®. Procesul poate fi derulat într-un sistem închis pentru a preveni orice contaminare din mediul înconjurător.

Schema de configurare pentru o sinteză fără contaminare a nanoparticulelor, utilizând celula de curgere Dmini de la Hielscher pentru sonicare fără contact

Metodă de producere a nanosferelor prin ultrasunete fără contact

Nanoparticulele PLGA 50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) au fost obținute printr-un proces modificat de extracție cu solvent și evaporare. PLGA dizolvat în diclormetan (2 sau 5%) a fost dispersat într-o soluție apoasă de PVA 0,5% (g/g) cu ajutorul unui nou sistem experimental care implică o celulă de ultrasonicare cu flux continuu fără contact, de tip Dmini. Dispersia grosieră de tip O/W a fost mai întâi preamestecată cu un agitator magnetic și apoi omogenizată în celula de ultrasonicare cu flux continuu fără contact Dmini (debitele fazelor O și W au fost de 1:8). Nanopicăturile de PLGA-solvent formate inițial s-au solidificat treptat în timpul trecerii prin tuburi, transformându-se în nanoparticule de PLGA. Întărirea finală a particulelor a fost realizată într-un volum mai mare de soluție de PVA 0,5%.

Celulă de curgere ultrasonică fără contact Dmini pentru sinteza nanoparticulelor fără contaminare

Rezultatele

Nanoparticulele cu un diametru mediu de 485 nm au fost ușor preparate dintr-o soluție PLGA 2% în DCM la puterea sonicare 32W (Tab. 1). Distribuția dimensiunilor a fost monomodală, cu o ușoară coadă (Fig. 3A). Dimensiunile nanoparticulelor s-au extins de la 175 la 755 nm în funcție de percentilele 10 și 90%. Repetabilitatea procesului de producție a fost în mod constant bună, reflectată doar de o variabilitate minoră a diametrului mediu al particulelor. Coborârea butonului Tabelul 1. Diametrul mediu al nanosferelor PLGA 50:50 preparate în condiții diferite. Media a două loturi ± abaterea absolută.[/caption]

În cele din urmă, PLGA mai hidrofil a fost schimbat cu PLA mai hidrofob și cu greutate moleculară mai mică, fără modificări notabile în dimensiunea medie a particulelor și distribuția dimensiunii. Nu au fost observate diferențe în morfologia diferitelor loturi de particule preparate din soluții polimerice 2%. Toate prezentau forme perfect sferice și suprafețe netede (Fig. 3B). Cu toate acestea, particulele realizate din soluția PLGA 5% au fost mai puțin sferice, au prezentat suprafețe ușor încrețite și fuziuni de două sau uneori mai multe particule (Fig. 3C).

Fig. 3: Nanoparticule PLGA. (A): Distribuția dimensională a particulelor preparate la concentrația polimerului / puterea sonicare de 2% / 32W, 5% / 32W și 2% / 25W%; timp de rezidență = 14 s. (B), (C): SEM imagini ale particulelor preparate din 2 și, respectiv, 5% soluții polimerice. Timp de ședere = 14s; puterea sonicare = 32W. Barele reprezintă 1 micron.
(Studiu și imagini: © Freitas et al., 2006)

Discuție și concluzii

S-a constatat că celula cu curgere continuă cu ultrasunete este foarte potrivită pentru producerea de nanosfere polimerice biodegradabile prin extracție/evaporare cu emulsie-solvent. Cercetările viitoare se vor concentra pe extinderea la scară mai mare a procesului și pe creșterea puterii de intrare pentru a obține emulsii și mai fine. În plus, se va studia adecvarea celulei pentru prepararea emulsiilor de tip apă-în-ulei, de exemplu pentru prelucrarea ulterioară în microsfere încărcate cu medicamente.

Literatură