Proizvodnja biorazgradljivih nanosfer

Biorazgradljive mikro- in nanosfere je mogoče proizvajati v neprekinjenem procesu brez stika in kontaminacije, ki ga je mogoče brez težav izvajati v sterilnih pogojih.

Uvod

Biorazgradljive mikro- in nanosfere (MS, NS) iz poly(lactide-coglycolide) (PLGA) ali drugih materialov so zelo učinkoviti sistemi za dostavo zdravil in antigenov z inherentnim potencialom za ciljno dostavo zdravil in antigenov. Sedanje metode za proizvodnjo PLGA NS so značilni šaržni procesi, pri katerih se pojavljajo težave pri povečanju obsega proizvodnje v sterilnih pogojih. Tukaj predstavljamo novo in elegantno metodo za proizvodnjo nanosfer PLGA v neprekinjenem procesu brez stika in kontaminacije, ki ga je mogoče brez težav izvajati v sterilnih pogojih. Med celotnim proizvodnim procesom je izdelek v neposrednem stiku samo s sterilnimi steklenimi cevmi in cevmi iz Teflon®. Proces je mogoče izvajati v zaprtem sistemu, da se prepreči kakršna koli kontaminacija iz okolja.

Shema postavitve za sintezo nanodelcev brez kontaminacije z uporabo pretočne celice Hielscher Dmini za brezkontaktno sonikacijo

Metoda brezkontaktne ultrazvočne proizvodnje nanosfer

Nanodelci PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) so bili proizvedeni s prilagojenim postopkom ekstrakcije/izparevanja topila. PLGA, raztopljen v diklorometanu (2 ali 5%), je bil dispergiran v vodni 0,5% (w/w) raztopini PVA z uporabo nove eksperimentalne postavitve, ki vključuje brezkontaktno pretočno celico Dmini za ultrazvočno obdelavo. Groba disperzija O/W je bila najprej predhodno premešana z magnetnim mešalom in nato homogenizirana v brezkontaktni ultrazvočni pretočni celici Dmini (pretoka faz O in W sta bila v razmerju 1:8). Sprva nastale nanokapljice raztopine PLGA v topilu so se med prehajanjem skozi cevi postopoma strjevale v nanodelce PLGA. Končno utrjevanje delcev je bilo doseženo v večjem volumnu 0,5% raztopine PVA.

Brezkontaktna ultrazvočna pretočna celica Dmini za sintezo nanodelcev brez kontaminacije

Rezultati

Nanodelci s povprečnim premerom 485 nm so bili brez težav pripravljeni iz 2% raztopine PLGA v DCM pri moči sonikacije 32W (pregl. 1). Porazdelitev velikosti je bila enomodalna z rahlo podaljšanim repom (sl. 3A). Velikosti nanodelcev so segale od 175 do 755 nm glede na percentila 10 in 90%. Ponovljivost proizvodnega procesa je bila dosledno dobra, kar se je odražalo v le majhni variabilnosti povprečnega premera delcev. Zmanjšanje Preglednica 1. Povprečni premer nanosfer PLGA50:50, pripravljenih v različnih pogojih. Povprečje dveh šarž ± absolutni odklon.[/caption]

Nazadnje je bil bolj hidrofilni PLGA zamenjan z bolj hidrofobnim PLA z nižjo molekulsko maso, brez opaznih sprememb povprečne velikosti delcev in porazdelitve velikosti. V morfologiji različnih šarž delcev, pripravljenih iz 2% raztopin polimerov, ni bilo opaziti razlik. Vsi so imeli popolnoma sferično obliko in gladke površine (sl. 3B). Delci, izdelani iz 5% raztopine PLGA, pa so bili manj sferični, imeli so rahlo nagubane površine in kazali zlitje dveh ali včasih več delcev (sl. 3C).

Sl. 3: Nanodelci PLGA. (A): Porazdelitev velikosti delcev, pripravljenih pri koncentraciji polimera/ moči sonikacije 2%/ 32W, 5%/ 32W in 2%/ 25W%; zadrževalni čas = 14 s. (B),(C): SEM-posnetka delcev, pripravljenih iz 2 oziroma 5% raztopin polimerov. Zadrževalni čas = 14s; moč sonikacije = 32W. Merilne črtice predstavljajo 1 mikrometer.
(Študija in slike: © Freitas et al., 2006)

Razprava in zaključek

Ugotovljeno je bilo, da je ultrazvočna pretočna celica zelo primerna za proizvodnjo biorazgradljivih polimernih nanosfer na osnovi ekstrakcije/izparevanja topila iz emulzije. Prihodnje raziskave bodo usmerjene v povečanje obsega procesa in dovedene moči za pridobivanje še finejših emulzij. Poleg tega bo preučena primernost celice za pripravo emulzij vode v olju, npr. za nadaljnjo predelavo v mikrosfere z vgrajenimi zdravili.

Literatura

• 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.