Sản xuất nanospheres phân hủy sinh học
Các vi cầu và nano phân hủy sinh học có thể được sản xuất trong một quy trình liên tục, không tiếp xúc và không bị ô nhiễm, có thể dễ dàng chạy trong điều kiện vô trùng.
Giới thiệu
Các vi cầu và nano phân hủy sinh học (MS, NS) được làm bằng poly (lactide-coglycolide) (PLGA) hoặc các vật liệu khác là các hệ thống phân phối thuốc và kháng nguyên rất mạnh với tiềm năng vốn có để nhắm mục tiêu thuốc và kháng nguyên. Các phương pháp hiện tại để sản xuất PLGA NS là các quy trình hàng loạt điển hình và gặp khó khăn trong việc nâng cấp trong điều kiện vô trùng. Ở đây, chúng tôi trình bày một phương pháp mới lạ và thanh lịch để sản xuất PLGA NS liên tục, tiếp xúc và Quy trình không ô nhiễm có thể dễ dàng chạy trong điều kiện vô trùng. Trong toàn bộ quá trình sản xuất, sản phẩm chỉ tiếp xúc trực tiếp với thủy tinh vô trùng và ống Teflon®. Quá trình này có thể được chạy trong một hệ thống khép kín để ngăn ngừa bất kỳ ô nhiễm môi trường nào.
Phương pháp
Các hạt nano PLGA50: 50 (Resomer® RG503H, Boehringer Ingelheim) được sản xuất bằng quy trình chiết / bay hơi dung môi biến đổi [1]. PLGA hòa tan trong dichloromethane (2 hoặc 5%) được phân tán trong dung dịch PVA 0,5% (w / w) nước bằng phương pháp thiết lập thử nghiệm mới liên quan đến dòng chảy không tiếp xúc tế bào siêu âm. Sự phân tán O / W thô đầu tiên được trộn sẵn bằng máy khuấy từ tính và sau đó được đồng nhất trong tế bào dòng chảy siêu âm (tốc độ dòng chảy của pha O và W ở mức 1: 8). Các giọt nano dung môi PLGA được hình thành ban đầu dần dần đông đặc trong quá trình đi qua trong các ống để trở thành các hạt nano PLGA. Độ cứng cuối cùng của các hạt đã đạt được trong một thể tích lớn hơn 0, 5% dung dịch PVA.
Hình 1: Thiết lập thử nghiệm để sản xuất các quả cầu nano PLGA
Hình 2: Thiết kế của tế bào dòng chảy siêu âm
Kết quả
Các hạt nano có đường kính trung bình 485 nm đã được điều chế dễ dàng từ dung dịch PLGA 2% trong ở công suất sonication 32W (Tab 1). Sự phân bố kích thước là đơn phương thức với một chút đuôi (Hình 3A). Kích thước hạt nano mở rộng từ 175 đến 755nm theo phân vị 10 và 90%. Khả năng lặp lại của quá trình sản xuất luôn tốt, như được phản ánh bởi sự thay đổi nhỏ trong đường kính hạt trung bình. Hạ thấp nhũ tương của Thời gian cư trú trong trường âm thanh từ 14 đến 7 giây chỉ có tác động nhỏ đến kích thước hạt nano. Tuy nhiên, việc giảm công suất sonication từ 32 xuống 25W dẫn đến sự gia tăng đáng kể kích thước hạt trung bình từ 485 đến 700nm, gây ra bởi sự theo đuôi rõ rệt hơn của đường cong phân phối kích thước (Hình 3A). Một sự gia tăng ít nổi bật hơn, mặc dù đáng kể kích thước hạt trung bình từ 485 đến 600 nm đã được tìm thấy khi sử dụng dung dịch PLGA 5% thay vì 2%.
Cuối cùng, PLGA ưa nước hơn đã được trao đổi cho PLA kỵ nước hơn và trọng lượng phân tử thấp hơn mà không có thay đổi đáng chú ý về kích thước và phân bố kích thước trung bình của hạt. Không có sự khác biệt nào được quan sát thấy trong hình thái của các lô hạt khác nhau được điều chế từ dung dịch polymer 2%. Tất cả chúng đều có hình dạng hình cầu hoàn hảo và bề mặt nhẵn (Hình 3B). Tuy nhiên, các hạt được tạo ra từ dung dịch PLGA 5% ít hình cầu hơn, cho thấy bề mặt hơi nhăn và phản ứng tổng hợp của hai hoặc đôi khi nhiều hạt (Hình 3C).
Bảng 1. Đường kính trung bình của các quả cầu nano PLGA50: 50 được điều chế trong các điều kiện khác nhau. Giá trị trung bình của hai lô ± độ lệch tuyệt đối.
Hình 3: Các hạt nano PLGA. (A): Phân bố kích thước của các hạt được điều chế ở nồng độ polymer / công suất sonication 2% / 32W, 5% / 32W và 2% / 25W%; Thời gian cư trú = 14 s. (B), (C): SEM hình ảnh của các hạt được điều chế từ dung dịch polymer 2 và 5%, tương ứng. Thời gian cư trú = 14 giây; công suất sonication = 32W. Các thanh đại diện cho 1 micron.
Thảo luận và kết luận
Các tế bào dòng chảy siêu âm đã được tìm thấy là rất phù hợp để sản xuất dựa trên chiết xuất / bay hơi nhũ tương của các nanosphere polymer phân hủy sinh học. Nghiên cứu trong tương lai sẽ được hướng tới việc mở rộng quy trình và tăng năng lượng đầu vào để mang lại nhũ tương tốt hơn. Ngoài ra, sự phù hợp của tế bào để điều chế nước trong dầu nhũ tương, ví dụ: để xử lý thêm thành các vi cầu chứa thuốc, sẽ được nghiên cứu.
Văn học
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để sản xuất các quả cầu nano phân hủy sinh học, trong: Các tế bào và vật liệu châu Âu Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (trang 28)
Thông tin này đã được trình bày tại Hiệp hội Vật liệu sinh học Thụy Sĩ
Hình 2: Thiết kế einer Ultraschall-Durchflusszelle
Ergebnisse
Nanopartikel có kích thước 485nm có thể tạo ra 2% PLGA-Lösung trong và 32W (Tab. 1). Die Größenverteilung zeigt sich monomodal mit einem leicht verzögertem Auslaufen der Kurve (Hình 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 Emulsion 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 (Hình 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 (Hình 3B). Die Partikel aus einer 5% PLGA-Lösung zeigen hingegen weniger perfekte Kugelformen, wiesen leicht faltige Oberflächen und Fusionen zwei oder mehrerer Partikel auf (Hình 3C).
Tabelle 1. Durchschnittlicher Durchmesse von PLGA50:50 Nanosphären, unter variierenden Bedingungen aufbereitet. Durchschnitt zweier Batches ± der absoluten Abweichung.
Hình 3: PLGA Nanopartikel. (A): Polymerkonzentration/Polymerkonzentration/Beschallungsintensität von 2%/ 32W, 5%/ 32W và 2%/ 25W%; Verweilzeit = 14 s. (B),(C): SEM Bilder der Partikel, die aus 2% bzw. 5% Polymerlösungen vorbereitet wurden. Verweilzeit = 14 giây; Beschallungsintensität = 32W. Die Balken zeigen jeweils den Maßstab von 1 Mikrometer an.
Diskussion und Schlussfolgerung
chết 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-Nhũ tương Untersucht, z. B. für die weiteren Entwicklungen von mit Wirkstoff angereicherten Mikrosphären (z.B für Depotarzneimittel).
Thư mục
Freitas, S.; Hielscher, G.; Merkle, H. P.; Gander, B.:Một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để sản xuất các quả cầu nano phân hủy sinh học, trong: Các tế bào và vật liệu châu Âu Vol. 7. Suppl. 2, 2004 (trang 28)
Dieser Artikel wurde von der Swiss Society of Biomaterials veröffentlich.