Производство биоразлагаемых наносфер

Биоразлагаемые микро- и наносферы могут быть получены в непрерывном, бесконтактном и экологически чистом процессе, который может быть легко запущен в стерильных условиях.

Знакомство

Биоразлагаемые микро- и наносферы (MS, NS), изготовленные из поли(лактида-когликолида) (PLGA) или других материалов, представляют собой высокоэффективные системы доставки лекарственных средств и антигенов, обладающие врождённым потенциалом для целевой доставки лекарственных средств и антигенов. Существующие методы производства PLGA-наносфер представляют собой типичные периодические процессы и сталкиваются с трудностями при масштабировании в стерильных условиях. В данной работе мы представляем новый и элегантный метод производства PLGA-наносфер в непрерывном процессе, исключающем прямой контакт и загрязнение, который можно легко осуществлять в стерильных условиях. На протяжении всего производственного процесса продукт находится в прямом контакте исключительно со стерильными стеклянными и тефлоновыми® трубками. Процесс может осуществляться в закрытой системе для предотвращения любого загрязнения окружающей среды.

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

Метод бесконтактного получения наносфер с помощью ультразвука

Наночастицы PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) были получены с использованием модифицированного процесса экстракции и выпаривания растворителя. PLGA, растворенный в дихлорметане (2 или 5 %), диспергировали в водном 0,5 %-ном (мас./мас.) растворе ПВА с помощью новой экспериментальной установки, включающей бесконтактную проточную ультразвуковую ячейку Dmini. Грубую дисперсию типа «масло в воде» сначала предварительно перемешивали с помощью магнитной мешалки, а затем гомогенизировали в бесконтактной проточной ультразвуковой камере Dmini (соотношение расходов масляной и водной фаз составляло 1:8). Первоначально образовавшиеся нанокапли PLGA в растворителе постепенно затвердевали при прохождении по трубкам, превращаясь в наночастицы PLGA. Окончательное отвердевание частиц происходило в большем объеме 0,5 %-ного раствора ПВА.

Ультразвуковая бесконтактная проточная ячейка Dmini для синтеза наночастиц без загрязнения

Результаты

Наночастицы со средним диаметром 485 нм были легко получены из 2% раствора PLGA в DCM при мощности ультразвука 32 Вт (табл. 1). Распределение по размерам было мономодальным с небольшим хвостообразованием (рис. 3А). Размеры наночастиц увеличены от 175 до 755 нм в соответствии с 10 и 90% процентилями. Повторяемость производственного процесса была неизменно хорошей, что отражалось лишь в незначительной изменчивости среднего диаметра частиц. Опускание Таблица 1. Средний диаметр наносфер PLGA50:50, полученных в различных условиях. Среднее значение по двум партиям ± абсолютное отклонение.[/caption]

Наконец, более гидрофильный PLGA был заменен на более гидрофобный и менее молекулярный PLA без заметных изменений в среднем размере частиц и распределении по размерам. Различий в морфологии различных партий частиц, приготовленных из 2% полимерных растворов, не наблюдалось. Все они имели идеально сферические формы и гладкие поверхности (рис. 3B). Частицы, изготовленные из 5% раствора PLGA, однако, были менее сферическими, имели слегка морщинистые поверхности и слияния двух или иногда более частиц (рис. 3C).

Рис.3: Наночастицы PLGA. (A): Распределение частиц по размерам при концентрации полимера/мощности ультразвука 2%/32W, 5%/32Wt и 2%/25W%; Время пребывания = 14 с. (B),(C): SEM изображения частиц, приготовленных из 2 и 5% полимерных растворов соответственно. Время пребывания = 14 секунд; Мощность ультразвука = 32 Вт. Столбцы представляют собой 1 микрон.
(Исследование и фотографии: © Фрейтас и др., 2006)

Обсуждение и выводы

Было установлено, что ультразвуковая проточная ячейка хорошо подходит для получения биоразлагаемых полимерных наносфер методом экстракции/выпаривания с использованием эмульсии и растворителя. Будущие исследования будут направлены на масштабирование процесса и увеличение потребляемой мощности для получения ещё более тонкодисперсных эмульсий. Кроме того, будет изучена пригодность ячейки для получения эмульсий типа «вода в масле», например, для дальнейшей переработки в микросферы, наполненные лекарственным веществом.

Литература