Виробництво біорозкладних наносфер

Біорозкладні мікро- та наносфери можна виробляти в безперервному безконтактному процесі без забруднення, який легко здійснювати в стерильних умовах.

Вступ

Біорозкладні мікро- та наносфери (MS, NS) з полі(лактид-когліколіду) (PLGA) або інших матеріалів є дуже ефективними системами доставки лікарських засобів і антигенів із властивим їм потенціалом для цільової доставки лікарських засобів і антигенів. Наявні методи виробництва наносфер PLGA є типовими періодичними процесами, масштабування яких у стерильних умовах пов’язане з труднощами. Тут ми представляємо новий та елегантний метод виробництва наносфер PLGA в безперервному безконтактному процесі без забруднення, який легко здійснювати в стерильних умовах. Протягом усього виробничого процесу продукт безпосередньо контактує лише зі стерильним склом і трубками з Teflon®. Процес можна здійснювати в закритій системі, щоб запобігти будь-якому забрудненню з навколишнього середовища.

Схема установки для синтезу наночастинок без забруднення з використанням проточної комірки Dmini від Hielscher для безконтактної ультразвукової обробки

Метод безконтактного ультразвукового виробництва наносфер

Наночастинки PLGA50:50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) отримували за допомогою модифікованого процесу екстракції/випаровування розчинника. PLGA, розчинений у дихлорметані (2 або 5%), диспергували у водному 0,5% (мас./мас.) розчині PVA за допомогою нової експериментальної установки, що включала проточну комірку Dmini для безконтактної ультразвукової обробки. Грубодисперсну дисперсію типу «олія у воді» (O/W) спочатку попередньо перемішували магнітною мішалкою, а потім гомогенізували в безконтактній ультразвуковій проточній комірці Dmini (об’ємні витрати олійної (O) та водної (W) фаз становили 1:8). Початково утворені нанокраплі розчину PLGA поступово тверднули під час проходження трубками, перетворюючись на наночастинки PLGA. Остаточного затвердіння частинок досягали в більшому об’ємі 0,5% розчину PVA.

Безконтактна ультразвукова проточна комірка Dmini для синтезу наночастинок без забруднення

Результати

Наночастинки із середнім діаметром 485 nm легко отримували з 2% розчину PLGA у DCM за потужності ультразвукової обробки 32W (табл. 1). Розподіл за розмірами був одномодальним із незначним хвостом (рис. 3A). Розміри наночастинок становили від 175 до 755 nm відповідно до процентилів 10 і 90%. Повторюваність виробничого процесу була стабільно доброю, що відображалося лише в незначній мінливості середнього діаметра частинок. Зменшення Таблиця 1. Середній діаметр наносфер PLGA50:50, отриманих за різних умов. Середнє значення для двох партій ± абсолютне відхилення.[/caption]

Нарешті, більш гідрофільний PLGA замінили на більш гідрофобний PLA з нижчою молекулярною масою без помітних змін середнього розміру частинок і розподілу за розмірами. Відмінностей у морфології різних партій частинок, отриманих із 2% розчинів полімеру, не спостерігали. Усі вони мали ідеально сферичну форму та гладкі поверхні (рис. 3B). Однак частинки, отримані з 5% розчину PLGA, були менш сферичними, мали злегка зморшкуваті поверхні, а також спостерігалося злиття двох або іноді більшої кількості частинок (рис. 3C).

Рис. 3: Наночастинки PLGA. (A): Розподіл за розмірами частинок, отриманих за концентрації полімеру/ потужності ультразвукової обробки 2%/ 32W, 5%/ 32W та 2%/ 25W%; час перебування = 14 s. (B),(C): Зображення частинок, отриманих із 2 та 5% розчинів полімеру відповідно, одержані методом сканувальної електронної мікроскопії (SEM). Час перебування = 14s; потужність ультразвукової обробки = 32W. Масштабні відрізки відповідають 1 мікрону.
(Дослідження та зображення: © Freitas et al., 2006)

Обговорення та висновки

Установлено, що ультразвукова проточна комірка добре підходить для виробництва біорозкладних полімерних наносфер на основі емульсійного методу екстракції/випаровування розчинника. Майбутні дослідження будуть спрямовані на масштабування процесу та збільшення підведеної потужності для отримання ще більш тонкодисперсних емульсій. Крім того, буде досліджено придатність комірки для приготування емульсій типу «вода в олії», наприклад для подальшого перероблення на мікросфери, що містять лікарські засоби.

Література

• 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.