Производство биоразлагаемых наносфер

Биоразлагаемые микро- и наносферы можно производить в непрерывном бесконтактном процессе без загрязнения, который легко проводить в стерильных условиях.

Введение

Биоразлагаемые микро- и наносферы (MS, NS) из poly(lactide-coglycolide) (PLGA) или других материалов представляют собой высокоэффективные системы доставки лекарственных веществ и антигенов с присущим им потенциалом для адресной доставки лекарственных веществ и антигенов. Существующие методы производства наносфер PLGA представляют собой типичные периодические процессы, масштабирование которых в стерильных условиях сопряжено с трудностями. Здесь мы представляем новый и элегантный метод производства наносфер PLGA в непрерывном бесконтактном процессе без загрязнения, который легко проводить в стерильных условиях. На протяжении всего производственного процесса продукт непосредственно контактирует только со стерильным стеклом и трубками Teflon®. Процесс можно проводить в закрытой системе для предотвращения любого загрязнения из окружающей среды.

Схема установки для синтеза наночастиц без загрязнения с использованием бесконтактной проточной ячейки Dmini компании Hielscher для обработки ультразвуком

Метод бесконтактного ультразвукового производства наносфер

Наночастицы PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) получали с помощью модифицированного процесса экстракции/испарения растворителя. PLGA, растворённый в дихлорметане (2 или 5%), диспергировали в водном 0,5% (мас./мас.) растворе PVA с помощью новой экспериментальной установки, включающей бесконтактную проточную ячейку Dmini для обработки ультразвуком. Грубую дисперсию типа «масло в воде» (O/W) сначала предварительно перемешивали магнитной мешалкой, а затем гомогенизировали в бесконтактной ультразвуковой проточной ячейке Dmini (соотношение расходов фаз O и W составляло 1:8). Первоначально образовавшиеся нанокапли раствора PLGA в растворителе постепенно затвердевали при прохождении по трубкам, превращаясь в наночастицы PLGA. Окончательное отверждение частиц происходило в большем объёме 0,5% раствора PVA.

Ультразвуковая бесконтактная проточная ячейка Dmini для синтеза наночастиц без загрязнения

Результаты

Наночастицы со средним диаметром 485 nm легко получали из 2% раствора PLGA в DCM при мощности обработки ультразвуком 32W (табл. 1). Распределение по размерам было одномодальным с небольшим хвостом (рис. 3A). Размеры наночастиц находились в диапазоне от 175 до 755 nm согласно процентилям 10 и 90%. Повторяемость производственного процесса была стабильно хорошей, о чём свидетельствовала лишь незначительная изменчивость среднего диаметра частиц. Снижение Таблица 1. Средний диаметр наносфер PLGA50:50, полученных в различных условиях. Среднее значение для двух партий ± абсолютное отклонение.[/caption]

Наконец, более гидрофильный PLGA заменили на более гидрофобный PLA с меньшей молекулярной массой без заметных изменений среднего размера частиц и распределения по размерам. Различий в морфологии частиц из разных партий, полученных из 2% растворов полимеров, не наблюдалось. Все они имели идеально сферическую форму и гладкую поверхность (рис. 3B). Однако частицы, полученные из 5% раствора PLGA, были менее сферическими, имели слегка морщинистую поверхность и сращения двух, а иногда и большего числа частиц (рис. 3C).

Рис. 3: Наночастицы PLGA. (A): Распределение по размерам частиц, полученных при концентрации полимера/мощности обработки ультразвуком 2%/ 32W, 5%/ 32W и 2%/ 25W%; время пребывания = 14 s. (B),(C): Снимки частиц, полученных из 2 и 5% растворов полимера соответственно, выполненные методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Время пребывания = 14s; мощность обработки ультразвуком = 32W. Масштабные отрезки соответствуют 1 микрону.
(Исследование и изображения: © Freitas et al., 2006)

Обсуждение и заключение

Установлено, что ультразвуковая проточная ячейка хорошо подходит для производства биоразлагаемых полимерных наносфер методом экстракции/испарения растворителя из эмульсии. Дальнейшие исследования будут направлены на масштабирование процесса и увеличение подводимой мощности для получения ещё более тонкодисперсных эмульсий. Кроме того, будет изучена пригодность ячейки для приготовления эмульсий типа «вода в масле», например для последующей переработки в микросферы, содержащие лекарственные вещества.

Литература

• 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.