使用微流体优化纳米药物输送系统

封装通常是用于药物输送系统,防止化合物从浸出在到达目标站点之前,允许推迟或持续释放。然而,与传统批处理方法很难达到一致的和可再生的生产单分散粒子对可靠的药物输送和治疗效果至关重要。为了克服这一问题,研究人员使用的是微流体方法先锋自主制造方法为同样的高吞吐量生产分散的脂质体药物封装。

药物封装隐藏一个复合内泡包围着一层膜,慢慢分解是运送到全身,允许控制药物释放,持续药物治疗或靶向位点药物解救的人。广泛应用于肿瘤学和免疫学克服的局限性化学药物剂型,如破裂释放的副作用、毒性,甚至不愉快的味道和气味的化合物。生物聚合物结构,药物,通常建造在一个双层或单层球面,决定如何以及何时可以影响治疗效果的化合物释放。化疗,例如,药物输送需要非常本地化,因为不正确的传播可能使治疗无效或产生副作用,由于所使用的化学物质的毒性和效力。

多用途汽车

因此,很大程度上取决于药物的成功交付在药物载体和交付的路线进行。无论多么新颖的和强大的药物,如果它是糟糕了,没有药物释放在目标区域,它将导致很多药物的研究和开发。

脂质体-球面与至少一个磷脂双分子层囊泡通常药物车辆管理的首选疗法,如疫苗。COVID-19大流行脂质体最近引起了很多兴趣,辉瑞BioNtech¹和现代化²疫苗封装的信使rna编码SARS-CoV-2突起蛋白在脂质纳米粒子。这些公式的成功很大程度上是依赖于他们的极端的多功能性和运送水和亲脂性的解决方案的能力——或者两者的结合——在身体到目标站点,同时保护它从过早退化。脂质体的化学成分可以改变取决于他们的使用模式,和有针对性的特定站点交付是可能的与小分子的标签,虽然很少有针对性的化学反应使其诊所。生产脂质体配方时,膜成分的一致性,lamellarity,大小分布和稳定发挥重要作用药物成功的封装和解脱,因此治疗效果。³然而,传统的脂质体制备方法往往受限于他们的可怜的脂质形状和大小的标准化,高制造成本和批次变异性,很难达到一致和可靠的粒子分散。

过时的方法

批处理技术,如膜挤压,声波降解法、均化和冻融-通常用于药物封装。大约15 liposomal-based药物制剂已批准临床使用在世界范围内,⁴和几乎所有这些依赖于薄膜生产的批处理方法,尽管这项技术特点是低收益率,不可靠制造的多分散的脂质体和可怜的大小分布。这些限制需要多个下游阶段的尺寸选择分离所需的脂质体的批处理,导致大量浪费,低粒子收益率和糟糕的封装效率。

微流体提供了一种替代方法的高吞吐量和连续生产单分散的脂质体来克服这些限制。过程允许精确控制流体流动和制造参数帮助产生一致的和可靠的成分,删除修改阶段或裁员需要提高效率和产量。

微流体的化疗

实现单分散性

研究人员最近探索潜在的微流体优化脂质体配方制造治疗应用聚乙二醇药物输送系统。⁵阿霉素-一个强有力的水溶性化学治疗剂用于治疗乳腺癌的——是装载在脂质体配方使用微流体的方法,以及由此产生的粒子和那些使用传统的薄膜水化产生的比较方法。通过主动和被动复合加载微流体加载机制,与实现封装效率高至少80%。由此产生的脂质体配方的规模是相当,稳定性和药物负荷容量相当于配方准备使用薄膜的方法,然而,他们的规模和结构,更均匀,更对乳腺癌细胞系有毒,提供更大的治疗效果。快速和简单的微流体装置提供更强的控制不同的制造参数,允许调整脂质体的大小通过改变有机相组成,总流量或流速比例。

信贷:Annalisa Tirella,曼彻斯特大学。

研究人员还发现,同行并装阿霉素umbelliprenin——一种亲脂性的化合物显示强大的抗炎和anti-tumoral活动——使用微流体进一步增加控制粒子大小和添加到脂质体配方的细胞毒性,而不影响阿霉素的释放。的一个11脂质体配方co-encapsulated亲脂性的umbelliprenin亲水脂质双分子层和阿霉素在水核心,实现形态和大小均匀性在配方与更大的功效与乳腺癌。

扩大的缓解

在后续研究中,研究人员优化微流体的方法来创建一个单步制造方法生产各种脂质体配方与磷脂酰胆碱(PC)治疗乳腺癌。⁶这使他们评估上使用电脑的不同长度的影响脂质体的特点。微流体装置给研究人员更好地控制射流参数,允许他们维持一个恒定的流量比,同时系统地改变总流量设置获得单分散的单膜脂质体配方可再生的目标大小为80 - 150纳米。这单步控制协议提供了一个简单的和负担得起的方法对于未来纳米药物的研究,提供可靠地定义变量的机会,以及简单的扩大没有任何修改的步骤。

未来的研究

展望未来,研究人员旨在进一步理解自主脂质体生产的过程和优化各种粒子的制造方法和模型药物在其他生物制药应用控制大小和表面性质是至关重要的。这包括专注于增加装载药物的方法,克服破裂的危险释放通过聚合物纳米粒子的智能设计。微流体已经被证明是一个快速、可靠和一致的方法生产单分散的脂质体配方通过允许更大的控制变量比传统的方法,把未来和功效的药物封装。

关于作者:

博士安娜莉莎Tirella曼彻斯特大学的讲师。
博士共和vin高级科学家白云岩微流体的应用程序。 她是负责该品牌的应用活动的浓厚兴趣发现新颖的方式应用微流体。她有一个背景在微生物学和化学工程博士学位,使她能够跨越不同学科之间差距。她的经历在封装噬菌体的制药、食品和农业产业使她理解制定发展挑战和微观和纳米粒子的使用有针对性的交付。

引用:

1。事实的Pfizer-BioNTech COVID-19疫苗。辉瑞。https://www.pfizer.com/news/hot-topics/the_facts_about_pfizer_and_biontech_s_covid_19_vaccine。2021年出版。访问14^th2021年6月。
2。COVID-19疫苗现代化的监管部门的批准。医疗及保健产品监管机构。https://www.gov.uk/government/publications/regulatory-approval-of-covid-19-vaccine-moderna/information-for-uk-recipients-on-covid-19-vaccine-moderna。4月19日发表^th2021年。访问14^th2021年6月。
3所示。王X,刘J,王P, et al .合成生物材料利用微流控技术。基因。2018;9(6):283。doi: 10.3390 / genes9060283
4所示。Bulbake U, Doppalapudi年代,Kommineni N,汗w .脂质体剂型在临床使用:一个更新的审核。制药学。2017;9(2):12。doi:10.3390 / pharmaceutics9020012
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6。Gkionis L, Aojula H,哈里斯路,Tirella a Microfluidic-assisted phosphatidylcholine-based脂质体的制备控制化疗药物输送Int J制药。2021;604年:120711。doi:10.1016 / j.ijpharm.2021.120711