การผลิตนาโนสเฟียร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
ไมโครและนาโนสเฟียร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถผลิตได้ในกระบวนการที่ต่อเนื่อง ปราศจากการสัมผัสและการปนเปื้อน ซึ่งสามารถทํางานได้อย่างง่ายดายภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ
แนะ นำ
ไมโครและนาโนสเฟียร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (MS, NS) ที่ทําจากโพลี (แลคไทด์-โคไกลโคไรด์) (PLGA) หรือวัสดุอื่นๆ เป็นระบบส่งยาและแอนติเจนที่มีศักยภาพมากที่มีศักยภาพในการกําหนดเป้าหมายยาและแอนติเจน วิธีการในการผลิต PLGA NS ในปัจจุบันเป็นกระบวนการแบทช์ทั่วไปและประสบปัญหาในการเพิ่มสเกลภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ ในที่นี้ เรานําเสนอวิธีการใหม่และสง่างามในการผลิต PLGA NS อย่างต่อเนื่อง กระบวนการปนเปื้อน ที่สามารถทํางานได้อย่างง่ายดายภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ ในระหว่างกระบวนการผลิตทั้งหมดผลิตภัณฑ์จะสัมผัสโดยตรงกับแก้วปลอดเชื้อและหลอดเทฟลอน®เท่านั้น กระบวนการนี้สามารถทํางานในระบบปิดเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของสิ่งแวดล้อม
วิธี
อนุภาคนาโน PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) ถูกผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการสกัด/ระเหยตัวทําละลายที่ดัดแปลง [1] PLGA ที่ละลายในไดคลอโรมีเทน (2 หรือ 5%) ถูกกระจายตัวในสารละลาย PVA ขนาด 0.5% (w/w) ในน้ําโดยใช้การตั้งค่าการทดลองแบบใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการไหลผ่านแบบไม่ต้องสัมผัส เซลล์อัลตราโซนิก. การกระจายตัว O / W หยาบถูกผสมล่วงหน้าก่อนโดยเครื่องกวนแม่เหล็กแล้วทําให้เป็นเนื้อเดียวกันใน เซลล์ไหลผ่านอัลตราโซนิก (อัตราการไหลของเฟส O และ W อยู่ที่ 1:8) หยดนาโนตัวทําละลาย PLGA ที่เกิดขึ้นในตอนแรกจะค่อยๆแข็งตัวในระหว่างทางเดินในท่อเพื่อกลายเป็นอนุภาคนาโน PLGA การชุบแข็งขั้นสุดท้ายของอนุภาคทําได้ในสารละลาย PVA 0.5% ในปริมาณที่มากขึ้น
รูปที่ 1: การตั้งค่าการทดลองสําหรับการผลิตนาโนสเฟียร์ PLGA
รูปที่ 2: การออกแบบ เซลล์ไหลผ่านอัลตราโซนิก
ผลลัพธ์
อนุภาคนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 485 นาโนเมตรถูกเตรียมจากสารละลาย PLGA 2% ใน DCM ที่กําลังโซนิเคชั่น 32W (แท็บ 1) การกระจายขนาดเป็นโมโนโมดอลที่มีหางเล็กน้อย (รูปที่ 3A) ขนาดอนุภาคนาโนขยายจาก 175 เป็น 755 นาโนเมตรตามเปอร์เซ็นไทล์ 10 และ 90% ความสามารถในการทําซ้ําของกระบวนการผลิตนั้นดีอย่างสม่ําเสมอ ซึ่งสะท้อนให้เห็นจากความแปรปรวนเพียงเล็กน้อยในเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคเฉลี่ย การลดระดับ อิมัลชันของ เวลาพํานักในสนามโซนิคตั้งแต่ 14 ถึง 7 วินาทีมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อขนาดอนุภาคนาโน อย่างไรก็ตาม การลดกําลัง sonication จาก 32 เป็น 25W ส่งผลให้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญจาก 485 เป็น 700nm ซึ่งเกิดจากการหางที่เด่นชัดมากขึ้นของเส้นโค้งการกระจายขนาด (รูปที่ 3A) พบขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญจาก 485 เป็น 600 นาโนเมตรเมื่อใช้สารละลาย PLGA 5% แทนที่จะเป็น 2%
ในที่สุด PLGA ที่ชอบน้ํามากขึ้นก็ถูกแลกเปลี่ยนเป็น PLA ที่ไม่ชอบน้ําและมีน้ําหนักโมเลกุลต่ํากว่าโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดในขนาดเฉลี่ยและการกระจายขนาด ไม่พบความแตกต่างในสัณฐานวิทยาของอนุภาคชุดต่างๆ ที่เตรียมจากสารละลายพอลิเมอร์ 2% พวกเขาทั้งหมดแสดงรูปทรงกลมที่สมบูรณ์แบบและพื้นผิวเรียบ (รูปที่ 3B) อย่างไรก็ตาม อนุภาคที่ทําจากสารละลาย PLGA 5% มีทรงกลมน้อยกว่า แสดงพื้นผิวที่ย่นเล็กน้อย และการหลอมรวมของอนุภาคสองอนุภาคหรือมากกว่านั้นในบางครั้ง (รูปที่ 3C)
ตารางที่ 1 เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของนาโนสเฟียร์ PLGA50:50 ที่เตรียมภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน ค่าเฉลี่ยของสองชุด±ส่วนเบี่ยงเบนสัมบูรณ์
รูปที่ 3: อนุภาคนาโน PLGA (A): การกระจายขนาดของอนุภาคที่เตรียมไว้ที่ความเข้มข้นของพอลิเมอร์ / กําลัง sonication ของ 2% / 32W, 5% / 32W และ 2% / 25W%; เวลาพํานัก = 14 วินาที (B),(C): ภาพ SEM ของอนุภาคที่เตรียมจากสารละลายโพลีเมอร์ 2 และ 5% ตามลําดับ เวลาพํานัก = 14 วินาที; กําลังโซนิเคชั่น = 32W แท่งแสดงถึง 1 ไมครอน
การอภิปรายและข้อสรุป
พื้นที่ เซลล์ไหลผ่านอัลตราโซนิก พบว่าเหมาะอย่างยิ่งสําหรับการสกัดอิมัลชัน / การผลิตการระเหยของนาโนสเฟียร์พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ การวิจัยในอนาคตจะมุ่งไปที่การขยายกระบวนการและเพิ่มกําลังไฟฟ้าเพื่อให้ได้อิมัลชันที่ละเอียดยิ่งขึ้น นอกจากนี้ความเหมาะสมของเซลล์สําหรับการเตรียมน้ําในน้ํามัน อิมัลชันตัวอย่างเช่นสําหรับการประมวลผลเพิ่มเติมเป็นไมโครสเฟียร์ที่บรรจุยาจะได้รับการศึกษา
วรรณกรรม
เฟรตัส, เอส.; ฮิลเชอร์, จี.; เมอร์เคิล, เอชพี; แกนเดอร์ บี.:วิธีที่รวดเร็วและง่ายดายในการผลิตนาโนสเฟียร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพใน: เซลล์และวัสดุยุโรป Vol. 7 Suppl. 2, 2004 (หน้า 28)
ข้อมูลนี้นําเสนอที่สมาคมวัสดุชีวภาพแห่งสวิส
รูปที่ 2: การออกแบบไอเนอร์ Ultraschall-Durchflusszelle
Ergebnisse
Nanopartikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 485nm vollständig aus einer 2% PLGA-Lösung in DCM bei 32W Beschallungsleistunging gewonnen werden (Tab. 1) Die Größenverteilung zeigt sich monomodal mit einem leicht verzögertem Auslaufen der Kurve (รูปที่ 3A). Entsprechend des Perzentilwertes von 10 und 90% erstreckte sich die Nanopartikelgröße von 175 bis 755nm. Die Wiederholbarkeit des Produktionsprozesses war durchwegs gut, was auf die nur geringe Variabilität des durchschnittlichen Partikeldurchmessers zurückzuführen ist. Eine Verringerung der Beschallungszeit, bei der die อิมัลชัน statt 14 nur noch 7 Sekunden dem Ultraschallfeld ausgesetzt wird, hat nur wenig Auswirkung auf die Größe der Nanopartikel. Ein Herabsetzen der Beschallungsleistung von 32 auf 25W bewirkt hingegen einen beträchtlichen Anstieg des durchschnittlichen Partikeldurchmessers von 485 auf 700nm, der durch ein deutlicheres Verschieben der Größenverteilungskurve hervorgerufen wird (รูปที่ 3A). Ein nicht so markanter, aber trotzdem beachtenswerter Anstieg der durchschnittlichen Partikelgröße von 485 auf 600nm konnte festgestellt werden, wenn anstatt einer 2% eine 5% PLGA-Lösung verwendet wurde. Abschließend wurde das hydrophile PLGA gegen das hydrophobe PLA, welches zudem ein niedrigereres Molekulergewicht aufweist, ausgetauscht, wobei allerdings keine bemerkenswerten Veränderungen bezüglich der durchschnittlichen Partikelgröße und der Größenverteilung beobachtet werden können. In ihrer Morphologie zeigten die verschiedenen Batches, die eine 2% Polymerlösung enthielten, keine Unterschiede. Alle zeigten perfekte Kugelformen und glatte Oberflächen (รูปที่ 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (รูปที่ 3C).
ทาเบลล์ 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
รูปที่ 3: PLGA Nanopartikel. (A): Größenverteilung bei Partikeln, die bei einer Polymerkonzentration/Beschallungsintensität von 2%/ 32W, 5%/ 32W และ 2%/ 25W%; Verweilzeit = 14 วินาที (B),(C): SEM Bilder der Partikel, die aus 2% bzw. 5% Polymerlösungen vorbereitet wurden. Verweilzeit = 14s; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
ตาย Ultraschall-Durchflusszelle wurde speziell für die Emulsion-Lösungsmittel-Extraktion / Evaporation basierte Herstellung von biologisch abbaubaren Polymer-Nanosphären entworfen. Die zukünftige Forschung auf diesem Gebiet wird auf ein Scale-up des Prozesses ausgerichtet sein, ebenso wie auf eine Steigerung des Leistungseintrages, um noch feinere Emulsionen zu erhalten. Zudem wird Zelle auf ihre Tauglichkeit bei der Herstellung von Wasser-in-Öl-อิมัลชัน untersucht, z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Literatur
เฟรตัส, เอส.; ฮิลเชอร์, จี.; เมอร์เคิล, เอชพี; แกนเดอร์ บี.:วิธีที่รวดเร็วและง่ายดายในการผลิตนาโนสเฟียร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพใน: เซลล์และวัสดุยุโรป Vol. 7 Suppl. 2, 2004 (หน้า 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.