American Journal of Drug Delivery and Therapeutics Offener Zugang

Abstrakt

Formulierungen von Lipid-Nanopartikeln vom Labormaßstab bis zum industriellen Maßstab

Mohammad A. Obeid

Zweck:

Lipidnanopartikel sind selbstorganisierende Vesikel, die durch Hydratisierung einer Mischung aus Nichtlipiden und Cholesterin entstehen und sich als Träger von Medikamenten und Biopharmazeutika eignen. Es ist wünschenswert, Größe und Polydispersität der Vesikel genau kontrollieren zu können, da dies Auswirkungen auf das biologische Ergebnis haben kann. Darüber hinaus ist es entscheidend, diese Nanopartikel in einer skalierbaren Methode zu formulieren, die in industriellen Umgebungen eingesetzt werden kann. Ein Ansatz, der sich für lipidbasierte Systeme als erfolgreich erwiesen hat, ist die Verwendung von Mikrofluidik (MF). In dieser Studie verglichen wir eine MF-basierte Methode mit traditionellen Methoden wie der Dünnschichthydratationsmethode (TFH) und der Heizmethode unter Verwendung von Niosomen als Modellnanopartikel.

Verfahren:

Niosomen wurden unter Verwendung von MF auf einem NanoAssembler hergestellt. Monopalmitin, Cholesterin und Dicetylphosphat wurden in bestimmten Molverhältnissen in Ethanol gelöst. Die Lipide und der wässrige Puffer wurden in separate Kammereinlässe des Mikromischers injiziert. Das Durchflussverhältnis (FRR; Verhältnis zwischen Wasser- und Lösungsmittelströmen) und die Gesamtdurchflussrate (TFR) beider Ströme wurden durch Spritzenpumpen gesteuert. Zur Herstellung von Niosomen wurden etablierte TFH- und Heizmethoden verwendet, gefolgt von einer Extrusion durch einen Avanti-polaren Miniextruder. Die mit diesen Methoden erzeugten Partikel wurden hinsichtlich ihrer Größe und ihres Potenzials durch dynamische Lichtstreuung und Morphologie unter Verwendung von Rasterkraftmikroskopie verglichen.

Ergebnisse und Diskussion:

Die Größe der durch MF erzeugten Niosomen wurde durch Veränderung von FRR und TFR sowohl in der Lipid- als auch in der Wasserphase kontrolliert (Tabelle 1). Im Gegensatz dazu waren die mit der TFH-Methode und der Heizmethode hergestellten Niosomen groß, polydispers und erforderten nach der Herstellung einen Extrusionsschritt zur Größenreduzierung (etwa 4 µm ± 0,2 vor der Extrusion). An mit beiden Methoden erzeugten NISV wurde eine Stabilitätsstudie bei vier Temperaturen (4, 25, 37 und 50 °C) über 4 Wochen durchgeführt, und die Vesikel erwiesen sich in Bezug auf Größe und Polydispersitätsindex (PDI) als stabil (Tabelle 2).

Tabelle 1: Eigenschaften von NISV, hergestellt bei verschiedenen Flussverhältnissen zwischen der wässrigen und der Lipidphase durch MF. *Weiter zu Stabilitätsstudien. n=3

FRR

Wässrig/Lösungsmittel Größe (nm) PDI Z-Potenzial (mV)

1:1 187,8 0,12 -27,2

3:1* 166,1 0,05 -21,4

5:1 120,6 0,16 -19,2

Tabelle 2: Eigenschaften von NISV, hergestellt mit TFH und MF, vier Wochen bei 4 °C gelagert. n = 3

                Mikrofluidik TFH

Zeit (Wochen) Größe (nm) PDI Größe (nm) PDI

0 166,1 0,05 110,6 0,18

1 170,7 0,05 110,8 0,18

2 171,8 0,06 111,5 0,21

3 171,9 0,07 111,4 0,24

4 172,0 0,06 111,2 0,23

Abschluss:

Stabile Niosomen mit kontrollierter Größe wurden von MF in Sekundenschnelle hergestellt. Die TFH-Methode und die Erhitzungsmethode erzeugten ebenfalls stabile Niosomen, aber der Prozess dauerte mehrere Stunden und die resultierenden Vesikel waren polydispers und erforderten einen Extrusionsschritt zur Kontrolle der Größe. Derzeit laufen Studien, um die Wirksamkeit der Arzneimitteleinkapselung und die biologische Wirkung von Vesikeln mit kontrollierter Größe zu bestimmen.