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Le rôle de Nanoparticles pour la distribution de médicament

insights from industryMark BumillerTechnology Manager Entegris

Dans cette entrevue, marquez Bumiller, gestionnaire de technologie aux entretiens d'Entegris aux nouvelles les sciences de la vie que médicales au sujet des nanoparticles de rôle peuvent jouer dans la distribution de médicament.

Pourriez-vous donner à nos lecteurs un certain mouvement propre sur Entegris ?

Avec sur 50 ans d'expérience, Entegris est un chef global en science des matériaux avancée et tâche d'aider des propriétaires à utiliser les solutions à base scientifique avancées pour supporter et innover plus rapidement et plus efficacement.

Comment est-ce que des nanoparticles sont type définis ?

Type quand nous parlons des nanoparticles, nous parlons des particules où une des cotes est de l'ordre de 1 à 100 nanomètre. La définition d'OIN et la définition d'ASTM alignent avec cette gamme de mesure.

La Commission européenne a une définition plus compliquée parce qu'elles davantage sont concernées par la toxicité et l'exposition aux consommateurs des nanomaterials manufacturés que des nanoparticles utilisés pour la distribution de médicament. La Commission déclare que 50% de la distribution de particules devrait être entre 1 et 100 nanomètres, avec des évaluations des risques spécifiques priées basées sur ce chiffre.

Tandis que des nanoparticles sont généralement considérés comme avoirs au moins une cote au-dessous de 100 nanomètre, cette définition obtient parfois étirée en termes de limite supérieure de taille. Par exemple, l'information de Wikipedia sur des nanoparticles pour la distribution de médicament pour le cerveau fournit une définition qui déclare qu'on peut comprendre que des particules avec une cote entre 10 à 1000 nanomètre (1 micron) sont des nanoparticles.

Le rôle de Nanoparticles pour la distribution de médicament

Crédit d'image : Shutterstock/lookerstudio

Pouvez-vous fournir un exemple d'une application typique de nanoparticle, par exemple, dans les vaccins ?

Regarder les nanoparticles particuliers est une autre voie de définir ces derniers. Par exemple, un nanoparticle solide de lipide pourrait être employé pour encapsuler un médicament ou des choses comme l'ARN messager actuel dans les vaccins que nous prenons.

Il y a un à une seule couche d'un phospholipide sur la surface extérieure. Ceci rend la particule hydrophile, nous permettant de cacher effectivement les molécules organiques à l'intérieur de la particule. Cette particule sera également confortable dans une dispersion aqueuse.

Quand nous travaillons au nanoscale, nous pouvons également faire des choses intéressantes sur la surface des particules. Par exemple, nous pouvons functionalize la surface, ajoutant des ligands visant des anticorps, des médicaments, ou des peptides. Ceci aide les particules à chercher des choses comme des tumeurs pour adhérer sélecteur à cette surface pour livrer la charge utile thérapeutique.

Quels sont quelques avantages clé de fonctionner au nanoscale ?

Il y a des avantages variés à fonctionner au nanoscale. Un des avantages principaux est une amélioration de la surface au rapport de volume. Par exemple, si nous regardons l'exemple de trois cubes, chaque fois que nous divisons en deux la taille d'un cube, nous voyons une augmentation de la surface au rapport de volume. Pendant que nous déménageons à de plus petites tailles, nous gagnons proportionnellement plus de surface pour un volume donné ou une masse donnée de la particule de médicament.

C'est important parce que, à ces plus petites tailles, plus des atomes sont réellement sur la surface de la particule. Plus d'atomes sur la surface de la particule signifieront que la particule sera plus réactive.

Les particules à ces plus petites échelles commenceront également à acquérir de seules propriétés ; par exemple, quelques médicaments montrent une meilleure solubilité dans l'eau à un sur une échelle plus petite, activant un temps plus élevé de circulation du médicament par le patient. Nous pouvons également meilleur régler avec précision les propriétés de la libération contrôlée du médicament.

Combien importantes sont les mesures précises de taille en assurant la solubilité et la biodisponibilité de médicament ?

La mesure précise de taille est critique. Beaucoup de médicaments neufs n'obtiennent jamais leur approbation à cause de la solubilité dans l'eau faible, ainsi en diminuant la taille, vous pouvez améliorer la solubilité et la biodisponibilité des médicaments tandis que meilleur s'assurant ils répondez à des besoins de réglementation.

Par exemple, ramener la taille de 100 microns vers le bas à 10 microns, alors vers le bas à 100 nanomètre mènera à une augmentation significative dans le facteur extérieur d'hypertrophie. Nous commençons également à voir une dissolution plus rapide à cette écaille, et ceci peut être compris utilisant l'équation de Noyes-Whitney.

De façon générale, il y a une relation directe entre la taille de la particule et le régime de dissolution. Pouvoir mesurer la taille des particules exactement peut nous aider à prévoir ces régimes de dissolution. Il vaut de noter qu'à de plus petites tailles, nous devons souvent stabiliser les médicaments - ceci est souvent fait en ajoutant des surfactants à la surface des particules.

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Comment l'Entegris Nicomp® supporte-t-il des mesures de dimension particulaire au nanoscale ?

L'Entegris Nicomp® nous fournit beaucoup de caractéristiques sur des nanoparticles. L'instrument offre deux algorithmes pour l'usage avec employer la dispersion de la lumière dynamique. La distribution gaussienne réglera toujours les résultats contre une crête symétrique unique. Il y a également un algorithme de propriété industrielle® de Nicomp, qui coupe ce résultat en deux différentes crêtes. Cet algorithme peut également résoudre les crêtes qui sont très proches, permettant à différentes distributions d'être recensées, même lorsque leurs tailles sont relativement de près d'une un un autre.

Cette information est particulièrement l'information importante en préparant et en traitant ces médicaments, car elle offre la capacité de comprendre si ou non nous traitons une crête unique ou des crêtes multiples dans la distribution des particules étant traitées.

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Crédit d'image : Entegris

Pouvez-vous donner à nos lecteurs une synthèse des principes de la dispersion de la lumière dynamique ?

La dispersion de la lumière dynamique (DLS) est la technique la plus populaire pour exécuter des mesures de taille au nanoscale, bien que certains emploient TEM et quelques autres techniques nouvelles pour essayer d'acquérir ces dimensions des particules.

Dans la dispersion de la lumière dynamique, les particules déménagent selon un mouvement thermique fait au hasard que nous appelons le mouvement brownien. Les petites particules déménagent plus rapide et de plus grandes particules déménagent plus lent. Un système conventionnel de DLS comprend un certain nombre de composantes normales.

La source lumineuse projette la lumière dans l'échantillon, alors qu'un détecteur (se reposant à 90 degrés) comptera des photons, mesurant un changement du régime de compte dû au mouvement brownien des particules. Ceci s'accumulera comme fonctionnement de corrélation. L'équation de Charger-Einstein peut alors être employée pour convertir ce coefficient de diffusion et pour prévoir le radius de la particule.

De façon générale c'est une technique assez facile, bien que les gens luttent parfois avec la préparation des échantillons et l'évaluation de caractéristiques.

Quel est quelques courant et tendances récentes sur le marché pour des médicaments au nanoscale ?

Aussi bien qu'un large éventail de médicaments de courant être sur le marché, là est également beaucoup de R&D ayant lieu. En termes de ventes de l'instrument® de Nicomp dans l'industrie pharmaceutique, au moins 50% de ces ventes sont aux organisations pour la recherche et aux universités de recherches où les chercheurs travaillent pour produire les médicaments neufs, ou aux médicaments vérifiants actuel en cours de développement.

Il y a dope déjà à l'extérieur pendant les durées d'inducteur et de sauvetage qui sont basées sur le nanoscale, avec plusieurs de ces liposomes et polymères de utilisation. Nanocrystals sont également populaire, et ceux-ci sont initialement venus de la technique de fraisage nanocrystal d'élan. Nous voyons également une gamme des particules, des micelles minérales et des protéines utilisées en médicaments actuels.

Des liposomes ont été découvertes et en 1965 préparées la première fois. Le premier médicament de nanoparticle qui a accédé au marché était Doxil ou doxorubicine, qui sont venu environ en 1995. Le médicament de Doxil a été encapsulé dans un dispositif de la distribution de liposome, avec des divers autres médicaments également utilisant les bases liposomiques, telles que Myocet, Marqibo, Genexols et micelle.

D'autres exemples actuels des nanoparticles en pharmaceutiques comprennent la demande de règlement de NanoTherm (qui emploie un nanoparticle d'oxyde de fer) et la particule BIND-014 (un copolymère en bloc de polyéthylène glycol et de PLGA).

Quelles approches sont employées pour régler avec précision des qualités de libération contrôlée en médicaments au nanoscale ?

Quand nous travaillons avec le nanoscale, nous pouvons essayer de régler avec précision les qualités de libération contrôlée des médicaments. Pour faire ceci que nous devons regarder les caractéristiques pharmacocinétiques pour le nanoparticle en question. Nous tendons à enregistrer la concentration en médicament dans le patient en fonction du temps, et dans beaucoup d'exemples normaux ceci relâchera vers le bas à zéro assez rapidement.

Cependant, si nous prenons une dose identique du médicament et encapsulons ceci dans quelque chose comme le nanoparticle BIND-014, la concentration du médicament dans le patient durera beaucoup plus longtemps, permettant au médicament de continuer à remettre en circulation et à continuer à aborder Qu'est ce qu'édition elle est conçue pour aborder. Ceci améliore le profil de la concentration en médicament, heurtant les places où il doit fournir l'indemnité thérapeutique au patient.

Une autre technique utile est d'employer une couche soluble dans l'huile de lipide. Ceci peut être employé pour cacher effectivement les médicaments qui sont solubles dans l'huile, ou les médicaments qui sont solubles dans l'eau dans le faisceau hydrophile, nous permettant de livrer les médicaments hydrophiles et hydrophobes dans une suspension aqueuse. Nous pouvons également entreprendre la modification de service pour aider la distribution visée.

Quel est potentiel de zéta de `' et comment le système® de Nicomp DLS rend ceci procurable pour des applications de découverte de médicaments ?

Le potentiel de Zeta a existé comme concept pour un certain temps, avec des instruments conçus pour mesurer le potentiel de zéta étant maintenant assez courant.

Si une particule a une charge négative sur la surface, elle attirera les ions positifs, qui s'accumuleront. Des ions négatifs sont alors attirés aux ions positifs, accumulant quelque chose désignée sous le nom d'un double layer électrique.

Le potentiel de Zeta peut être compris comme potentiel, mesuré en millivolts une légère distance de la surface de la particule. Nous appelons cette distance l'avion de glissement, et à cette distance, mouvement de ces ions avec la particule quand il déménage.

Nous mesurons ceci en mettant la particule dans une cellule et à l'aide des électrodes pour appliquer un champ électrique. Le sens que la particule déménage dedans indique nous s'il est franchement ou négativement - chargé, et nous peut mesurer la vitesse les mouvements de particules à de déterminer l'importance de la charge. C'est une autre mesure assez simple à effectuer.

Le tourillon des caractéristiques récent publiées de libération contrôlée concernant le potentiel de zéta en termes de dimension particulaire. L'étude en question a regardé la stabilité d'une suite de nanoparticles, particulièrement un mélange du phosphate de calcium avec une couche de lipide. L'étude a découvert qu'en modifiant le rapport du phosphate de calcium à la liposome dans le mélange, il était réellement possible de régler avec précision la charge extérieure de la particule.

La charge extérieure de la particule a été mesurée, avec les chercheurs découvrant cela tandis que ceci commencé par une charge négative, comme rapport de phosphate de calcium à la liposome était changé, il est passée d'une charge négative par une remarque où il y avait le potentiel nul de zéta, finissant finalement avec un positif 40 millivolts de potentiel de zéta.

Deux choses sont importantes ici. Pouvoir régler avec précision la charge extérieure est important parce que, avec du ce médicament particulier, le potentiel positif de zéta a amélioré les deux la capacité pour la charge accrue de médicament tout en également optimisant la capacité du médicament de croiser des membranes cellulaires pendant la distribution.

Si vous n'avez aucune charge sur la surface de la particule, alors les particules peuvent réellement devenir assez proches pour commencer à totaliser. Cela signifie cela, généralement, si nous voulons préparer les dispersions stables des particules, nous doit avoir un certain tri de charge, négatif ou positif. Le potentiel nul de zéta montre habituellement la moins stabilité, ainsi ceci devrait être évité.

Nous pouvons exécuter les mesures que j'ai juste mentionnées utilisant la dispersion de la lumière dynamique. Quelques particules ne dispersent pas beaucoup de lumière, cependant, ainsi une voie de contester n'importe quel instrument de DLS est d'essayer de mesurer ces particules.

Quand I a joint la première fois la compagnie, j'avais lutté avec effectuer ces mesures à l'aide d'autres instruments dans le passé. J'ai commencé à contester le Nicomp® avec du lysozyme à 0,1 mg/ml, et dans une expérience, après avoir commencé à 9h00 du matin, j'ai eu toutes les caractéristiques I requis à 14h00. J'ai été impressionné par la sensibilité du Nicomp® et de sa capacité d'exécuter des mesures aux concentrations inférieures.

 

 

 

 

Pouvez-vous donner à nos lecteurs quelques exemples des mesures de DLS dans des applications pratiques ?

Dans une parution récente du tourillon international de Nanomedicine, le Nicomp® a été employé pour optimiser le traitement des liposomes, en particulier en déterminant leur index polydispersive - la multidispersion est un calcul de la largeur de la distribution.

Cette expérience a employé un homogénisateur pour essayer de normaliser la distribution de particules autant que possible. Les résultats ont confirmé une diminution dans la taille à mesure que la pression du homogénisateur augmentait. Cette caractéristique était utile en termes d'optimiser la pression idéale à laquelle pour faire fonctionner le homogénisateur.

Comme particules prolongées au cycle par le homogénisateur, ils ont continué à réduire la taille. En traitant les liposomes utilisant un homogénisateur ou un microfluidizer, ceci ajoute l'énergie exigée pour activer en kit. Les usagers peuvent alors prendre des mesures et tordre le procédé, répétant ceci selon les besoins.

Cet exemple s'est servi d'une mesure de laboratoire pour aider à régler le procédé, mais cette technique peut également être appliquée aux mesures de conduite directement dans le procédé. Un autre exemple utilisant des nanoparticles de GRIPPAGE (un copolymère en bloc de PLA-PEG) a exigé l'utilisation d'une opération d'homogénéisation dans le procédé, insérant ceci en vue de produire ces nanoparticles à une écaille d'environ 100 nanomètres.

Le système en question a employé le traitement liquide pour régler le flot de en aval de le homogénisateur. Une source de diluant a été employée pour diluer l'échantillon pour la mesure. La mesure a été prise utilisant un système de DLS. Cette étude de cas a également indiqué qu'une augmentation de pression dans le homogénisateur a eu comme conséquence une diminution de dimension particulaire.

Après avoir fait fonctionner l'expérience plusieurs fois et réalisation d'une étude de corrélation, l'étude a constaté que le résultat était un changement de 9 nanomètre de dimension particulaire selon le changement de 1000 psig de la pression.

Les chercheurs plus tard ont essayé de traiter un lot pour explorer cet autre. Au début, la dimension particulaire réduite environ à 94 nanomètre - légèrement trop petits. Basé sur les résultats de l'expérience précédente, il était possible de régler particulièrement la pression jusqu'à ce que la dimension particulaire ait été plus près des 100 désirés nanomètre.

Une troisième expérience impliquée une étude clinique d'écaille. Dans tout ce procédé, toutes les particules étaient très proches de la taille parfaite de 100 nanomètre. C'est une considération importante parce qu'il signifie que les constructeurs de médicament traitant ce produit particulier peuvent être confiants qui 100% du produit est selon le cahier des charges.

C'est bien plus essentiel quand la valeur de ce produit est très élevée ; par exemple avec plusieurs des médicaments expérimentaux actuel en cours de développement.

Où voyez-vous DLS et découverte de médicaments nanoparticle basée sur allant ensuite ?

Environ 95% de toutes les mesures de DLS sont toujours en train d'être exécutés dans des réglages de laboratoire, mais notre bureau de la Floride établit actuel un certain nombre de systèmes conçus pour l'expérimentation et la mise en place dans les procédés. Il est possible d'exécuter des mesures de DLS dans le procédé et en temps réel, ainsi c'est un développement passionnant pour la technologie et l'inducteur.

Il y a beaucoup de R&D et mise en place intéressantes ayant lieu actuel dans les nanoparticles se développants à employer pour la distribution de médicament. La dimension particulaire est une question clé, et il est important de l'effectuer à ces mesures exactement pour utiliser le meilleur outil.

Le système d'Entegris® Nicomp DLS peut mesurer le potentiel de taille et de zéta avec très de haute résolution. Entegris offre également une ligne de produits entière conçue pour mesurer les particules surdimensionnées - l'AccuSizer® - qui peut compléter le système® de Nicomp DLS si nécessaire.

Au sujet d'Entegris

Pendant plus de 35 années, l'équipe d'instrumentation d'Entegris AMH a été engagée avec les propriétaires de aide trouvent des solutions à leurs problèmes de dimension particulaire. Nous offrons des produits avec les seules capacités qui peuvent classer des particules des nanoparticles d'unique-chiffre aux particules qui sont des milliers de microns de diamètre. Si vous avez besoin d'une distribution de dimension particulaire ou pour constater que le pointeau dans une meule de foin, notre équipe des techniciens et le personnel de vente sont procurables pour fournir la connaissance de produit et les compétences scientifiques nécessaires pour résoudre vos problèmes de calibrage.


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