Bu teknik makalede, Microfluidizer ® işleyici kullanılarak polimer
nanopartiküllerin geliştirilmesine ve üretimine ilişkin genel bir bakışsunulmaktadır. Microfluidizer, polimer nanopartiküllerin üretilmesi için kullanılan ideal bir teknoloji olarak kabul görmüştür.
Bu uygulama notunda, Microfluidizer® homogenizatör kullanılarak polimer nanopartiküllerin geliştirilmesi ve üretimi hakkında genel bir bakış sunulmaktadır. Ayrıca işlem geliştirilirken dikkate alınması gereken önemli etmenler de belirtilmiştir.
Microfluidizer, polimer nanopartiküllerin üretilmesi için kullanılan ideal bir teknoloji olarak kabul görmüştür. Polimer nanopartiküller katıyağ nanopartiküllerin (SLN) üretimi için kullanılmaktadır. Bu SLN’ler hücresel/moleküler geçişlerin geliştirilmesi için kullanılabilir
.
Neden Polimer Nanopartiküller?
Son on yılda biyolojik olarak bozunabilen polimer nanopartiküllere gittikçe artan bir ilgi olmuştur. Faydaları arasında şunlar sıralanabilir:
• Farklı iyileştirici bileşen kombinasyonlarını sunma olanağı.
• Hedeflenen maddeleri alabilme yeteneği.
• Aktif bileşenleri bozucu kuvvetlere karşı koruma yeteneği.
• Bileşenlerin yayılımını kontrol etme olanağı.
• Tanımlama becerilerini dahil etme seçeneği.
• Filtrasyon yoluyla en sonunda sterilizasyon yeteneği.
1. Adım: Formülasyonu Belirleyin:
Su fazı: Su + Yüzey Aktif Madde
En sık kullanılan yüzey aktif madde polivinil alkoldür (PVA), fakat bazı araştırmacılar polisorbat ve polioksietilen veya 1,2distearolsnglisero3fosfokolin (DSPC) fosfolipidleri gibi polimerik yüzey aktif maddeleri kullanarak başarılı sonuçlar elde etmiştir.
Yüzey aktif madde konsantrasyonları genellikle oldukça düşüktür. Konsantrasyon %0,1—%1 aralığındadır.
Yağ fazı
Suyla karışmayan solvent + polimer + diğer bileşenler (aktif maddeler, kontrast maddeler, vb.) dahil edilmelidir.
En sık kullanılan solventler etil asetat ve metilen klorürdür. Bir solvent seçilirken, dikkate alınması gereken çeşitli unsurlar vardır:
Su İle Karışabilirlik
Genel olarak, su ile ne kadar az karışırsa o kadar iyidir. Su ile karışabilirlik yüksek olduğunda (etil asetat 8,3g/100mL konsantrasyonda çözünür), çoğu araştırmacı su fazını solvent ile doyurur.
Kaynama Noktası
Solventler genellikle buharlaştırılarak ortamdan uzaklaştırılır. Düşük kaynama noktasına sahip solventlerin uzaklaştırılması daha kolay olmasına karşın, işlen mesi daha zorlu olabilmektedir.
Çok uçucu olan solventleri işlerken (örneğin Diklorometan’ın kaynama noktası 39ºC’dir), hızlı sıcaklık artışından dolayı çözücü kaybını önlemek için, işlemin tüm aşamalarında numuneyi soğuk tutmak kritik öneme sahiptir.
Toksisite
Bu tip uygulamalar için mükemmel özelliklere sahip solventler vardır; fakat bunlar kansere yol açar ve kloroform ve DCM gibi üreme sistemi bozukluklarına sebep olur. En sık kullanılan polimer poli(laktisitkoglikosit)’tir (PLGA).
Polimerin çözünme hızı, aktif maddeler ile uyumluluk vb. kritik özelliklerinden faydalanmak için kullanılabilecek çeşitli PLGA türleri vardır. Moleküler ağırlık ve laktik asit ile glikol asit oranı kontrol edilebilir. Ayrıca, PLGA kopolimerleri belli özellikleri sağlamak için kullanılabilir.
Kitosan kopolimerleri vücudun belli kısımlarını hedeflemek için kullanılabilir. Araştırmacılar aktif bileşenleri bile polimerle bağlamıştır. Polikaprolakton (PCL) ve polyester gibi diğer biyolojik olarak bozunabilen polimerler de kullanılmıştır. Polimerler ile enkapsüle yapılabilecek pek çok malzeme türü vardır.
Aktif Farmasötik Bileşenler (API’ler)
Polimer nanopartiküllerin esnekliği nedeniyle, pek çok farklı endikasyon için API’ler geliştirilmiştir. Araştırmacıların, farklı aktif bileşenleri bir arada kullanması da yaygın bir uygulamadır. Bu bileşenlerin polimer ile uyumlu olması kritik öneme sahiptir.
Tanımlayıcı Bileşenler
Kontrast geliştiriciler, aktif bileşenleri olan partiküllerle sarılabilir. Aktif bileşen yükünün istenilen konuma gönderilmesini doğrulamak için kullanılabilir. Tedavi edici ve tanımlayıcı bileşenlerin bir arada kullanımı teranostik (hem teşhis hem tedavi amaçlı kullanım) alanında ele alınmaktadır.
Diğer Bileşenler
Farklı amaçlarla kullanılan diğer pek çok bileşen vardır. Araştırmacılar, doğru hedef belirlemek için paramanyetik partiküller kullanmıştır. Diğerleri ise, hedeflenmiş ısıyla tedavi sağlamak için aktif hale getirilebilen metal oksitler kullanmıştır.
2. Adım: İşlemi Belirleyin Su fazına yağ fazı katın.
Kalıcı bir ön karışım oluşturmak için rotorstator mikseri kullanarak karıştırın. Bu ön karışım Microfluidizer ile işlem yapabilmek için uzun süre kalıcı olmalıdır.
Microfluidizer™ kullanarak ön karışımı işleyin. Kritik işleme parametreleri hazne tipi, işleme basıncı, sıcaklığı ve geçiş sayısıdır.
3. Adım: Solvent Ekstraksiyonu
Nanopartiküller oluşturulduğunda, solventi formülasyondan çıkarmanın çeşitli yolları vardır.
Yöntemlerden birisi,
karıştırma sırasında solventin çeker ocakta buharlaşmasını sağlamaktır.
Diğer yöntemler, genellikle ayırıcı huni veya Büchi Rotary evaporatör gibi çeşitli solvent değişim tekniklerinin kullanımını gerektirir.
Analiz Teknikleri
Polimer nanopartiküller, genellikle partikül boyut analizi ile analiz edilir. Kendine has çok küçük partikülleri ölçme yeteneği sayesinde dinamik ışık saçılımı sıklıkla kullanılır.
Optik mikroskop ve ayrıca SEM veya TEM, partikülleri analiz etmek için kullanılabilir.
Sonuçlar
Partikül boyutu dağılımı kaplama alanı ve verilerinde görüldüğü üzere, polimer damlacık boyutu 1 geçişten sonra 181 nm değerinden 5 geçişten sonra 133 nm değerine doğru Microfluidizer aracılığıyla azalır.
Polimer Nanopartiküllerin Diğer Uygulamaları
Mikroakışkan teknolojisi ayrıca su emici işlemleri enkapsüle etmek için kullanılabilen polimerlerde gözenek oluşturmak için kullanılabilir.
Değerlendirme
Oldukça geniş uygulama alanı bulunan polimer nanopartiküllerin tanecik dağılımının önemi bilinmektedir.
Homojen dağılımın sağlanabildiği polimer nanopartiküller bir çok uygulama alanı bulabilmekte ve yeni uygulama alanları için potansiyel oluşturmaktadır.
Microfludics sistemleri partikül boyutları dağılımı açısından beklenen homojenizasyonu sağlayabilmekte ve elde edilen homojen emülsiyon/süspansiyonun da gerekli raf ömrünü sağlayabildiği gözlenmektedir.
Farklı alanlarda da Microfluidics sistemleri kullanılabilmekte ve başarılı sonuçları yayınlanmaktadır.
Erkan Mankan / Satış ve Pazarlama Koordinatörü / Anamed Analitik ve Medikal Sistemler A.Ş.
