Yüksek homojenizasyon ve Seri Konsantrasyon konsantre, Lipid-tabanlı Oksijen Mikro Emülsiyonlar imalatı
Summary
Biz, yüksek kesmeli homojenizasyon ve seri konsantrasyonu kullanılarak gerçekleştirilen damar içi oksijen verilmesi için tasarlanmış lipid tabanlı oksijen mikro-kabarcıkların (LOMs) büyük hacimlerde imalatı için yöntemler tarif eder.
Abstract
Gaz-doldurulmuş mikro-kabarcıklar ultrason kontrast ve ilaç taşıyıcı maddeler olarak geliştirilmiştir. Mikro-sonikasyon, mekanik ajitasyon, mikroakışkan cihazları ya da homojenizasyon ile yüzey aktif maddelerin işlemden ile üretilebilir. Son zamanlarda, lipid bazlı oksijen mikrokabarcıklar (LOMs) yaşamı tehdit eden hipoksemi tersine, tıbbi acil durumlarda damardan oksijen sağlamak için tasarlanmıştır ve daha sonraki organ yaralanması, kardiyak arrest ve ölüm önlenmesi olmuştur. Bir kapalı döngü yüksek kesmeli homojenizörü kullanılarak yüksek oksijenli mikro-ölçekli üretimi için yöntemler kadar mevcut. Bu süreç, 90 dakika içinde konsantre LOMs 2 L (hacim olarak% 90) üretebilir. Elde edilen kabarcıklar kan hacminin% 60 olduğu için seyreltildiklerinde tutarlı ~ 2 um bir ortalama çapa, ve reolojik bir profiline sahiptir. Bu teknik, bu teknik, çeviri araştırma laboratuarları için yararlı olabileceğini düşündüren, yüksek kapasiteli ve yüksek oksijen saflığı ile LOMs üretir.
Introduction
Protein, polimer ve lipid kabukları oluşan mikro-ilaç verilmesi için vektörler, gen tedavisi ve ultrason kontrast ajanları olarak 1-5 geliştirilmiştir. Bu terapötik kullanımları damar içi mikro-kabarcık ısrar gerektirir, bu yüzden, mikro-kabarcıklar genellikle bu tür kanda düşük bir çözünürlüğe sahiptir ve kabarcık 3,4 stabilize perflorokarbon 6, atıl, yüksek molekül ağırlıklı gazı ile doldurulur.
Son zamanlarda, lipid bazlı oksijen mikrokabarcıklar (LOMs) uç organ oksijen iletimini korumak ve hava yolu tıkanıklığı veya hipoksemi 7 dönemlerde hemodinamik kararsızlığı önlemek olabilir oksijenin terapötik dozda, sunmak için tasarlanmıştır. Damar içine gaz verilmesi için tasarlanmış emülsiyonlar ultrason kontrast ajanı ya da hedeflenen ilaç sağlama için kullanılanlardan farklı tasarım özellikleri gerektirir. Vücudun oksijen gazı (~ 200 ml / dakika) ile büyük hacimli tüketir, çünkü İlk olarak, LOMs üretilen ve edilmelidirbüyük ölçüde enjekte edilir. Bu, üretim sürecinin etkin olması gerekir. İkinci olarak, imalat işleminin çevre havasına (% 100 oksijen ile doldurulmalıdır) LOMs maruz kalma yoluyla azot kirlenmesini önlemek amacıyla kapalı döngü olmalıdır. LOMs amacı intravenöz gaz dağıtım çünkü Üçüncüsü, LOMs gaz fraksiyonu emülsiyon viskozitesi 7 sınırlamaları kabul, maksimize edilmelidir. Son olarak, herhangi bir damar içine enjekte edilebilen olduğu gibi, tanecik boyutu dağılımı üzerinde kesin kontrol mikrovasküler tıkanıklığı 8 kaçınmak için gereklidir.
Mikro-kabarcık üretimi için birkaç kurulan yöntem vardır. Sonikasyon yüksek yoğunluk kullanır, düşük frekanslı ultrason 7,9 mikro-kabarcıkları üretmek için gaz kafa mevcudiyetinde böyle bir amfipatik fosfolipid gibi bir yüzey aktif madde, emülsiyon içeren bir hava-sıvı arayüzü uygulanır. Bu işlem son derece değiştirilerek kontrol edilebilirsonikasyon nadiren klinik olarak kullanılan mikro-kabarcıkların imalatında kullanılan da ses frekans, güç ve darbe süresi ve elde edilen boyutu dağılımı, özel bir boyut dağılımının mikro-kabarcıkları üretmek için uygun olabilir. Amalgamation geniş hacimli 2 barındıracak kadar büyütmek de zor olan kapalı bir sistem, bir yüzey aktif madde ve gazın yoğun bir mekanik ajitasyon olduğunu. Damlacık tabanlı ve arayüz mikro-kabarcık boyut dağılımı 10-13 arasında hassas bir kontrol sağlar. Geleneksel olarak zor büyütmek rağmen, çok kanallı, yüksek hızlı Mikroakiskan mikro üretim verimliliğini 13 artış hangi tarif edilmiştir. Bu yöntemlerden herhangi birini kullanarak imal Mikrobaloncuklar gibi merkezkaç fraksiyonasyonu 14,15 ve mikro yüzdürme 16,17 gibi post-üretim boyutu azaltma süreçleri gerektirebilir.
Son derece kararlı mikro-kabarcıkların üretimi için bir başka yöntem, kesme kurulmuş olan homogenizmikro-kabarcık yüzeyinde 18 üzerinde stabilize edici bir altıgen fosfolipid desende olmasına yol açabilir ation 6,. Bu kavram üzerine bina, öz-montaj LOMs 19 oluşturmak için bir in-line yüksek kesme homojenleştirici birleşmesini açıklamak. Bu süreçte, homojenleştirici hızlı mikro-kabarcıkların oluşturulması için yüksek mekanik ve hidrolik kesme oluşturma, çift ince gözenekli emulsor ekranlara yakın bıçaklar döner kullanmaktadır. Bu sistem sayesinde lipid emülsiyonun seri konsantrasyonu daha da santrifüjleme ile konsantre edilebilir giderek daha konsantre hale gaz fraksiyonu, elde edilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Konsantre, yüksek oksijenli LOMs oluşturmak için en önemli adımlar şunlardır: 1) HCT içinde tepe boşluğunun tam olarak oksijenli kalmasını sağlamak; 2) lipid yardımcı maddelerin saflığının (C) depolama koşulları ve GMP ürünlerin kullanımı da dahil olmak üzere uygun olduğunu temin etmek; 3) toz haline getirilmiş lipidler sistemin hazırlanmasından önce, sulu faz ile tamamen karıştırmak sağlanması; ve 4) gaz hacim oranı% 70 aşmamasını sağlamak için HCT içinde gaz fraksiyonu artı?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Finansman: ABD Ordusu Tıbbi Araştırma ve Malzeme Komutanlığı (USAMRMC) ve Teletıp ve İleri Teknoloji Araştırma Merkezi tarafından yönetilmektedir. Shunxi Ji burada tarif edildiği gibi şırıngaların modifikasyonu olmuştur.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) | Avanti Polar Lipids | 770365 | Alternate product: non-GMP from NOF America (Coatsome MC-8080) |
| Cholesterol | Sigma Aldrich | C75209 | |
| Plasma-Lyte A | VWR | 80089-818 | Alternatively can use NaCl |
| Glass collection vessel | Specialty Glass, Inc. | Custom | Contact: Pam Zurbrick – 281-595-2210 |
| Gas composition (oxygen) monitor | Precision Medical | PM5900L | |
| Sarns 8000 roller pump | Calicut Medical | 16407 | Part of a modular perfusion system |
| BIOtherm Heat Exchanger | Medtronic | ECMOtherm-II | |
| Verso laboratory in-line mixer | Silverson Machines, Inc | TH-IL-102-VERSO | Use multistage workheads and front-end extension with T piece |
| T-piece for Silverson Verso inlet port | Process Innovations | Custom | Contact: Brian Leavitt – 508-423-2266 |
| L5M-A laboratory mixer | Silverson Machines, Inc | NC0136483 | Use mesh emulsor screen (fine) |
| Rochester-Ochsner toothed forceps | Fisher Scientific | 13-812-18 | |
| 140 mL syringe | Kendall Healthcare Monoject | 8881114030 | Ensure there is a luer lock. |
| IX71 Inverted light microscope | Olympus | IX71 | |
| Retiga-2000R microscope camera | QImaging | RET-2000R-F-M-12 | |
| Accusizer 780A Autodilution | PSS-NICOMP Particle Sizing Systems | Out of production |
References
- Lentacker, I., De Smedt, S. C., Sanders, N. N. Drug loaded microbubble design for ultrasound triggered delivery. Soft Matter. 5 (11), 2161-2170 (2009).
- Ren, J. L., et al. A Novel Ultrasound Microbubble Carrying Gene and Tat Peptide: Preparation and Characterization. Academic Radiology. 16 (12), 1457-1465 (2009).
- Tinkov, S., et al. Microbubbles as Ultrasound Triggered Drug Carriers. Journal of Pharmaceutical Sciences. 98 (6), 1935-1961 (2009).
- Hernot, S., Klibanov, A. L. Microbubbles in ultrasound-triggered drug and gene delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 60 (10), 1153-1166 (2008).
- Lanza, G. M., et al. A novel site-targeted ultrasonic contrast agent with broad biomedical application. Circulation. 94 (12), 3334-3340 (1996).
- Cavalli, R., et al. Preparation and characterization of dextran nanobubbles for oxygen delivery. International Journal of Pharmaceutics. 381 (2), 160-165 (2009).
- Kheir, J. N., et al. Oxygen Gas-Filled Microparticles Provide Intravenous Oxygen Delivery. Science Translational Medicine. 4 (140), (2012).
- Lindner, J. R., et al. Microvascular rheology of definity microbubbles after intra-arterial and intravenous administration. Journal of the American Society of Echocardiography. 15 (5), 396-403 (2002).
- Zhao, Y. Z., et al. Preparation, characterization and in vivo observation of phospholipid-based gas-filled microbubbles containing hirudin. Ultrasound in Medicine and Biology. 31 (9), 1237-1243 (2005).
- Seo, M., et al. Microfluidic Assembly of Monodisperse, Nanoparticle-Incorporated Perfluorocarbon Microbubbles for Medical Imaging and Therapy. Langmuir. 26 (17), 13855-13860 (2010).
- Wan, J. D., Stone, H. A. Coated Gas Bubbles for the Continuous Synthesis of Hollow Inorganic Particles. Langmuir. 28 (1), 37-41 (2012).
- Duncanson, W. J., et al. Monodisperse Gas-Filled Microparticles from Reactions in Double Emulsions. Langmuir. 28 (17), 6742-6745 (2012).
- Kendall, M. R., et al. Scaled-Up Production of Monodisperse, Dual Layer Microbubbles Using Multi-Array Microfluidic Module for Medical Imaging and Drug Delivery. Bubble Science Engineering and Technology. 4 (1), 12-20 (2012).
- Szijjarto, C., et al. Effects of Perfluorocarbon Gases on the Size and Stability Characteristics of Phospholipid-Coated Microbubbles: Osmotic Effect versus Interfacial Film Stabilization. Langmuir. 28 (2), 1182-1189 (2012).
- Rossi, S., Waton, G., Krafft, M. P. Phospholipid-Coated Gas Bubble Engineering: Key Parameters for Size and Stability Control, as Determined by an Acoustical Method. Langmuir. 26 (3), 1649-1655 (2010).
- Swanson, E. J., et al. Phospholipid-Stabilized Microbubble Foam for Injectable Oxygen Delivery. Langmuir. 26 (20), 15726-15729 (2010).
- Kvåle, S., et al. Size fractionation of gas-filled microspheres by flotation. Separations Technology. 6 (4), 219-226 (1996).
- Dressaire, E., et al. Interfacial polygonal nanopatterning of stable microbubbles. Science. 320 (5880), 1198-1201 (2008).
- Kheir, J. N., et al. Bulk Manufacture of Concentrated Oxygen Gas-Filled Microparticles for Intravenous Oxygen Delivery. Advanced Healthcare Materials. , (2013).
