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Il ruolo delle nanoparticelle per la consegna della droga

insights from industryMark BumillerTechnology Manager Entegris

In questa intervista, tracci Bumiller, gestore della tecnologia ai colloqui di Entegris alle notizie che le scienze biologiche mediche circa le nanoparticelle di ruolo possono giocare nella consegna della droga.

Potreste dare ai nostri lettori un certo contesto su Entegris?

Con in 50 anni di esperienza, Entegris è una guida globale nella scienza dei materiali avanzati e si sforza di aiutare i clienti ad utilizzare le soluzioni a carattere scientifico avanzate per supportare più velocemente e più efficientemente ed innovare.

Come le nanoparticelle sono definite tipicamente?

Tipicamente quando parliamo delle nanoparticelle, parliamo delle particelle in cui una delle dimensioni è nell'ordine di 1 a 100 nanometro. Sia la definizione di iso che la definizione di ASTM allineano con questo intervallo di misura.

La Commissione Europea ha una definizione più complicata perché di più sono interessate della tossicità e dell'esposizione ai consumatori dai nanomaterials fabbricati che le nanoparticelle usate per la consegna della droga. La Commissione specifica che 50% della distribuzione della particella dovrebbe essere fra 1 e 100 nanometri, con le valutazioni del rischio specifiche richieste in base a questa figura.

Mentre le nanoparticelle sono considerate generalmente di avere almeno una dimensione sotto 100 nanometro, quella definizione a volte ottiene allungata in termini di limite superiore di dimensione. Per esempio, le informazioni di Wikipedia sulle nanoparticelle per la consegna della droga per il cervello forniscono una definizione che specifica che le particelle con una dimensione fra 10 a 1000 il nanometro (1 micron) possono essere capite per essere nanoparticelle.

Il ruolo delle nanoparticelle per la consegna della droga

Credito di immagine: Shutterstock/lookerstudio

Potete fornire un esempio di un'applicazione tipica di nanoparticella, per esempio, in vaccini?

Esaminando le nanoparticelle tipiche è un altro modo di definizione dei questi. Per esempio, una nanoparticella solida del lipido potrebbe essere usata per incapsulare una droga o le cose come il RNA messaggero presente nei vaccini che stiamo catturando.

C'è un a un solo strato di un fosfolipide sulla superficie esteriore. Ciò rende la particella idrofila, permettendo che noi efficacemente nascondiamo le molecole organiche dentro la particella. Questa particella egualmente starà bene in una dispersione acquosa.

Quando lavoriamo al nanoscale, possiamo anche fare le cose interessanti sulla superficie delle particelle. Per esempio, possiamo functionalize la superficie, aggiungente i leganti che mirano agli anticorpi, le droghe, o i peptidi. Ciò aiuta le particelle a cercare le cose come tumori per aderire selettivamente a quella superficie per consegnare il carico utile terapeutico.

Che cosa sono alcuni vantaggi chiave di lavoro al nanoscale?

Ci sono vari vantaggi al lavoro al nanoscale. Uno dei vantaggi chiave è un miglioramento nell'area al rapporto del volume. Per esempio, se esaminiamo l'esempio di tre cubi, ogni volta dividiamo in due la dimensione di un cubo, noi vediamo un aumento nell'area al rapporto del volume. Mentre ci muoviamo verso le più piccole dimensioni, guadagniamo area proporzionalmente più per un volume dato o la massa data della particella della droga.

Ciò è importante perché, a queste più piccole dimensioni, più degli atomi sono realmente sulla superficie della particella. Più atomi sulla superficie della particella significheranno che la particella sarà più reattiva.

Le particelle a questi a scala ridotta egualmente cominceranno accedere alle proprietà uniche; per esempio, alcune droghe esibiscono la migliore idrosolubilità ad un su scala ridotta, permettendo all'più alto tempo di circolazione della droga attraverso il paziente. Possiamo egualmente migliore regolare i beni della versione controllata della droga.

Quanto importanti sono le misure accurate di dimensione nell'assicurazione la solubilità e della biodisponibilità della droga?

La misura accurata di dimensione è critica. Molte nuove droghe non ottengono mai la loro approvazione a causa di idrosolubilità difficile, in modo da facendo diminuire la dimensione, potete migliorare la solubilità e la biodisponibilità delle droghe mentre migliore assicurandoti essi soddisfate i requisiti normativi.

Per esempio, ridurre la dimensione da 100 micron giù a 10 micron, poi giù a 100 nanometro piombo ad un importante crescita nel rapporto di ingrandimento di superficie. Egualmente cominciamo vedere la dissoluzione più rapida a questo disgaggio e questo può essere capito facendo uso dell'equazione di Noyes-Whitney.

In generale, c'è una relazione diretta fra la dimensione della particella e la tariffa della dissoluzione. Potere misurare la dimensione delle particelle può aiutarci esattamente a predire queste tariffe della dissoluzione. Vale la pena di notare che alle più piccole dimensioni, dobbiamo spesso stabilizzare le droghe - questo è fatto spesso mediante l'aggiunta dei tensioattivi alla superficie delle particelle.

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Come il Entegris Nicomp® supporta le misure di dimensione delle particelle al nanoscale?

Il Entegris Nicomp® ci fornisce molti dati sulle nanoparticelle. Lo strumento offre due algoritmi per uso con usando lo scattering leggero dinamico. La distribuzione gaussiana fisserà sempre i risultati contro un singolo picco simmetrico. C'è egualmente un algoritmo privato® di Nicomp, che divide quel risultato in due diversi picchi. Questo algoritmo può anche risolvere i picchi che sono molto vicini, permettendo che le distribuzioni differenti siano identificate, anche quando le loro dimensioni sono relativamente vicino ad una un altro.

Questi informazioni sono particolarmente informazioni importanti quando formula ed elaborando queste droghe, poichè offrono la capacità di capire indipendentemente da fatto che stiamo occupando di singolo picco o dei picchi multipli nella distribuzione delle particelle che sono elaborate.

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Potete fare ai nostri lettori una generalità dei principi di scattering leggero dinamico?

Lo scattering leggero dinamico (DLS) è la tecnica più popolare per realizzare le misure di dimensione al nanoscale, sebbene qualche gente usi TEM ed alcune altre tecniche novelle per provare ad acquistare queste dimensioni delle particelle.

In scattering leggero dinamico, le particelle si muovono secondo un'energia termale casuale che chiamiamo il moto browniano. Le piccole particelle muovono più veloce e le più grandi particelle muovono più lento. Un sistema convenzionale di DLS comprende una serie di componenti standard.

I progetti di sorgente luminosa attaccano il campione, mentre un rivelatore (che si siede a 90 gradi) conterà i fotoni, misurante un cambiamento nella tariffa di conteggio dovuto il moto browniano delle particelle. Ciò si accumulerà come funzione di correlazione. L'equazione di Rifornire-Einstein può poi essere usata per convertire questo coefficiente di diffusione e per calcolare il raggio della particella.

In generale questa è una tecnica equo facile, sebbene la gente a volte lotti con il preparato del campione e l'interpretazione di dati.

Che cosa sono alcune tendenze relative correnti e recenti al servizio per le droghe al nanoscale?

Così come una vasta gamma di droghe della corrente essere sul servizio, là è egualmente molta R & S che ha luogo. In termini di vendite dello strumento® di Nicomp nell'industria farmaceutica, almeno 50% di queste vendite sono corrente agli organismi di ricerca ed università della ricerca in cui i ricercatori stanno lavorando per creare le nuove droghe, o droghe studianti in sviluppo.

C'è già droga fuori nel campo e nei salvandi vite che sono basati sul nanoscale, con molti di questi liposomi e polimeri d'uso. Nanocrystals è egualmente popolare e questi originalmente sono venuto dalla tecnica nanocrystal di fresatura di slancio. Inoltre vediamo un intervallo delle particelle, delle micelle inorganiche e delle proteine utilizzate in droghe correnti.

I liposomi in primo luogo sono stati scoperti e formulato stati nel 1965. La prima droga di nanoparticella che ha acceduto al servizio era Doxil o doxorubicina, che sono venuto circa nel 1995. La droga di Doxil è stata incapsulata in un'unità della consegna del liposoma, con le varie droghe egualmente facendo uso delle basi liposomiche, quali Myocet, Marqibo, Genexols e la micella.

Altri esempi correnti delle nanoparticelle in prodotti farmaceutici comprendono il trattamento di NanoTherm (che usa una nanoparticella dell'ossido di ferro) e BIND-014 la particella (un copolimero di blocco del polietilene glicole e di PLGA).

Che approcci sono usati per regolare le qualità della versione controllata in droghe al nanoscale?

Quando lavoriamo con il nanoscale, possiamo provare a regolare le qualità della versione controllata delle droghe. per fare questo che dobbiamo esaminare i dati farmacocinetici per la nanoparticella in questione. Tendiamo a riferire la concentrazione nella droga nel paziente in funzione di tempo ed in molti esempi standard questo cadrà equo rapidamente giù a zero.

Tuttavia, se catturiamo una dose identica della droga ed incapsuliamo questo in qualcosa come la nanoparticella BIND-014, la concentrazione della droga nel paziente durerà molto più lungamente, permettendo che la droga continui diffondere e continuare ad affrontare qualsiasi emissione è destinata per affrontare. Ciò migliora il profilo della concentrazione nella droga, colpente i posti in cui deve fornire il vantaggio terapeutico al paziente.

Un'altra tecnica utile è di utilizzare un livello solubile nell'olio del lipido. Ciò può essere usata efficacemente per nascondere le droghe che sono solubili nell'olio, o le droghe che sono solubili in acqua nella memoria idrofila, permettendo che noi consegniamo sia le droghe idrofile che idrofobe all'interno di una sospensione acquosa. Possiamo anche decidere la modifica di servizio per aiutare la consegna mirata a.

Che cosa è potenziale Zeta del `' e come il sistema® di Nicomp DLS mette a disposizione questo per le applicazioni di scoperta della droga?

Il potenziale Zeta è esistito come concetto per un po 'di tempo, con gli strumenti destinati per misurare il potenziale Zeta ora che è equo comune.

Se una particella ha una carica negativa sulla superficie, attirerà gli ioni positivi, che si accumuleranno. Gli ioni negativi poi sono attirati verso gli ioni positivi, accumulanti qualcosa citato come doppio livello elettrico.

Il potenziale Zeta può essere capito come potenziale, misurato nei millivolt una leggera distanza dalla superficie della particella. Chiamiamo questa distanza l'aereo di franamento ed a quella distanza, movimento di quegli ioni con la particella quando si muove.

Misuriamo questo il collocamento della particella in una cella ed usando gli elettrodi per applicare un campo elettrico. La direzione che la particella muove dentro ci dice noi se è positivamente o negativamente - fatto pagare e può misurare la velocità i movimenti della particella a determinare la grandezza della tassa. Ciò è un'altra misura equo semplice da fare.

Il giornale della versione controllata recentemente ha pubblicato i dati per quanto riguarda potenziale Zeta in termini di dimensione delle particelle. Lo studio in questione ha esaminato la stabilità di una serie di nanoparticelle, specificamente una miscela del fosfato di calcio con un rivestimento del lipido. Lo studio ha scoperto che alterando il rapporto del fosfato di calcio al liposoma nella miscela, era realmente possibile regolare la carica superficiale della particella.

La carica superficiale della particella è stata misurata, con i ricercatori che scoprono quello mentre questa iniziata fuori con una carica negativa, come il rapporto del fosfato di calcio al liposoma è stata cambiata, ha passato da una carica negativa attraverso un punto in cui c'era potenziale Zeta zero, definitivo finente con un positivo 40 millivolt di potenziale Zeta.

Due cose sono importanti qui. Potere regolare la carica superficiale è importante perché, con questa droga particolare, il potenziale positivo della zeta ha migliorato entrambi l'abilità per caricamento aumentato della droga mentre però ottimizzando la capacità della droga di attraversare le membrane cellulari durante la consegna.

Se non avete tassa sulla superficie della particella, quindi le particelle possono realmente avvicinarsi abbastanza per cominciare cumulare. Quello significa quello, generalmente, se vogliamo formulare le dispersioni stabili delle particelle, noi deve avere certo ordinamento della tassa, quantità negativa o positivo. Il potenziale Zeta zero esibisce solitamente la meno stabilità, in modo da questo dovrebbe essere evitato.

Possiamo realizzare le misure che ho citato appena facendo uso dello scattering leggero dinamico. Alcune particelle non spargono molto indicatore luminoso, tuttavia, in modo da un modo sfidare tutto lo strumento di DLS è di tentare di misurare queste particelle.

Quando la I in primo luogo ha fatto parte della società, avevo lottato con effettuare queste misure quando utilizza altri strumenti nell'esperienza. Ho cominciato sfidare il Nicomp® con lisozima a 0,1 mg/ml ed in un esperimento, dopo avere cominciato al 9:00, ho avuto tutti i dati I stato necessario entro il 2:00 pm. Sono stato impressionato dalla sensibilità del Nicomp® e della sua capacità realizzare le misure alle concentrazioni basse.

 

 

 

 

Potete fornire ai nostri lettori alcuni esempi delle misure di DLS nelle applicazioni pratiche?

In una pubblicazione recente dal giornale internazionale di Nanomedicine, il Nicomp® è stato usato per ottimizzare il trattamento dei liposomi, specialmente nella determinazione del loro indice analitico polydispersive - la multidispersione è un calcolo della larghezza della distribuzione.

Questo esperimento ha usato un omogeneizzatore per tentare di standardizzare la distribuzione della particella il più possibile. I risultati hanno confermato una diminuzione nella dimensione mentre la pressione dell'omogeneizzatore è aumentato. Questi dati erano utili in termini di ottimizzazione della pressione ideale a cui eseguire l'omogeneizzatore.

Mentre le particelle hanno continuato a ciclare attraverso l'omogeneizzatore, hanno continuato diminuire la dimensione. Nell'elaborare i liposomi facendo uso di un omogeneizzatore o di un microfluidizer, questo sta aggiungendo l'energia richiesta per permettere all'auto-installazione. Gli utenti possono poi catturare le misure ed il ritocco il trattamento, ripetente secondo i bisogni questo.

Questo esempio ha usato una misura del laboratorio per contribuire a gestire il trattamento, ma questa tecnica può anche applicarsi alle misure di comportamento direttamente nel trattamento. Un altro esempio facendo uso delle nanoparticelle di LEGATURA (un copolimero del blocchetto di PLA-PEG) ha richiesto l'uso di un punto di omogeneizzazione nel trattamento, inserente questo in vista della creazione delle queste nanoparticelle ad un disgaggio di circa 100 nanometri.

Il sistema in questione ha usato il trattamento fluido per regolare il flusso a valle dell'omogeneizzatore. Una sorgente del diluente è stata usata per diluire il campione per la misura. La misura è stata catturata facendo uso di un sistema di DLS. Questo studio finalizzato egualmente ha rivelato che un aumento nella pressione nell'omogeneizzatore ha provocato una diminuzione nella dimensione delle particelle.

Dopo l'esecuzione dell'esperimento parecchie volte e lo svolgimento dello studio di correlazione, lo studio ha trovato che il risultato era un cambiamento di 9 nanometro nella dimensione delle particelle per cambiamento da 1000 psig nella pressione.

I ricercatori più successivamente hanno tentato di elaborare un batch per esplorare questo ulteriore. In principio, la dimensione delle particelle ha diminuito a circa 94 nanometro - leggermente troppo piccoli. Sulla base dei risultati dell'esperimento precedente, era possibile specificamente regolare la pressione finché la dimensione delle particelle non fosse più vicino ai 100 desiderati nanometro.

Un terzo esperimento ha compreso uno studio clinico del disgaggio. In tutto questo trattamento, tutte particelle erano molto vicine alla dimensione perfetta di 100 nanometro. Ciò è una considerazione importante perché significa che i produttori della droga che elaborano questo prodotto particolare possono essere sicuri che 100% del prodotto è conforme alle specifiche.

Ciò è ancor più cruciale quando il valore di quel prodotto è molto alto; per esempio con molte delle droghe sperimentali corrente in sviluppo.

Dove vedete DLS ed alla la scoperta basata a nanoparticella della droga che vanno dopo?

Intorno 95% di tutte le misure di DLS ancora stanno realizzandi nelle impostazioni del laboratorio, ma il nostro ufficio di Florida corrente sta sviluppando una serie di sistemi progettati per la sperimentazione e l'entrata in vigore in lavorazione. È possibile realizzare le misure di DLS in lavorazione ed in tempo reale, in modo da questo è uno sviluppo emozionante per la tecnologia ed il campo.

C'è molte R & S ed entrata in vigore interessanti corrente che hanno luogo nelle nanoparticelle di sviluppo da usare per la consegna della droga. La dimensione delle particelle è un punto chiave e renderlo a quelle misure è esattamente importante da utilizzare lo strumento migliore.

Il sistema di Entegris® Nicomp DLS può misurare la dimensione ed il potenziale Zeta con molto di alta risoluzione. Entegris egualmente offre un'intera serie di prodotti destinata per misurare le particelle surdimensionate - il AccuSizer® - che può complementare il sistema® di Nicomp DLS dove richiesto.

Circa Entegris

Per oltre 35 anni, il gruppo di strumentazione di Entegris AMH è stato impegnato nei clienti d'aiuto trova le soluzioni ai loro problemi dell'incollatura della particella. Offriamo i prodotti con le capacità uniche che possono graduare le particelle secondo la misura dalle nanoparticelle a una cifra sola alle particelle che sono migliaia di micron di diametro. Se avete bisogno di una distribuzione di dimensione delle particelle o trovare che il ago di stampa in un mucchio di fieno, il nostro gruppo degli ingegneri ed il personale di vendita sono a disposizione per fornire la conoscenza del prodotto e la competenza scientifica necessarie per risolvere le vostre emissioni dell'incollatura.


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