Producerea de nanosfere biodegradabile

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

Introducere

Micro- și nanosferele biodegradabile (MS, NS) din poli(lactidă-coglicolidă) (PLGA) sau din alte materiale sunt sisteme foarte eficiente de livrare a medicamentelor și antigenelor, cu un potențial inerent de țintire a medicamentelor și antigenelor. Metodele actuale de producere a NS din PLGA sunt procese tipice în șarjă și se confruntă cu dificultăți de scalare în condiții sterile. Prezentăm aici o metodă nouă și elegantă de producere a nanosferelor din PLGA printr-un proces continuu, fără contact și fără contaminare, care poate fi desfășurat cu ușurință în condiții sterile. Pe parcursul întregului proces de fabricație, produsul vine în contact direct numai cu tuburi sterile din sticlă și Teflon®. Procesul poate fi desfășurat într-un sistem închis, pentru a preveni orice contaminare din mediu.

Schema montajului pentru o sinteză fără contaminare a nanoparticulelor, folosind celula de flux Hielscher Dmini pentru sonicare fără contact

Metoda de producere cu ultrasunete, fără contact, a nanosferelor

Nanoparticulele de PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) au fost produse printr-un proces modificat de extracție/evaporare a solventului. PLGA dizolvat în diclormetan (2 sau 5%) a fost dispersat într-o soluție apoasă de PVA 0,5% (w/w) cu ajutorul noului montaj experimental, care include o celulă de flux cu ultrasunete fără contact Dmini. Dispersia grosieră O/W a fost mai întâi preamestecată cu un agitator magnetic și apoi omogenizată în celula de flux cu ultrasunete 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, devenind nanoparticule de PLGA. Întărirea finală a particulelor a fost realizată într-un volum mai mare de soluție de PVA 0,5%.

Celula de flux cu ultrasunete fără contact Dmini pentru sinteza fără contaminare a nanoparticulelor

Rezultate

Nanoparticule cu un diametru mediu de 485 nm au fost preparate cu ușurință dintr-o soluție de PLGA 2% în DCM, la o putere de sonicare de 32W (Tab. 1). Distribuția dimensiunilor a fost monomodală, cu o ușoară coadă (Fig. 3A). Dimensiunile nanoparticulelor s-au întins de la 175 la 755 nm, conform percentilelor de 10 și 90%. Repetabilitatea procesului de producție a fost constant bună, după cum reiese din variabilitatea doar minoră a diametrului mediu al particulelor. Reducerea Tabelul 1. Diametrul mediu al nanosferelor de PLGA50:50 preparate în condiții diferite. Media a două șarje ± abaterea absolută.[/caption]

În final, PLGA, mai hidrofil, a fost înlocuit cu PLA, mai hidrofob și cu masă moleculară mai mică, fără modificări notabile ale dimensiunii medii a particulelor și ale distribuției dimensiunilor. Nu au fost observate diferențe în morfologia diferitelor șarje de particule preparate din soluții de polimer 2%. Toate au prezentat forme perfect sferice și suprafețe netede (Fig. 3B). Particulele obținute din soluția de PLGA 5% au fost însă mai puțin sferice, au prezentat suprafețe ușor încrețite și fuziuni a două sau uneori mai multe particule (Fig. 3C).

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

Discuție și concluzie

S-a constatat că celula de flux cu ultrasunete este foarte potrivită pentru producerea nanosferelor polimerice biodegradabile prin extracția/evaporarea solventului din emulsie. Cercetările viitoare vor fi orientate spre scalarea procesului și creșterea puterii introduse, pentru a obține emulsii și mai fine. În plus, va fi studiată adecvarea celulei pentru prepararea emulsiilor apă-în-ulei, de exemplu pentru procesarea ulterioară în microsfere încărcate cu medicamente.

Bibliografie

• 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.