Mikrofluidischer Aufbau zur kontinuierlichen Produktion multifunktionaler Nanopartikel

22. März 2023

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von der Universität Leiden

Die Synthese multifunktionaler Nanopartikel ist in der Regel ein komplexes Unterfangen und erschwert die klinische Umsetzung wirksamer Nanomedizin. In ihrer neuesten Arbeit präsentieren Matthias Barz und Mitarbeiter einen mikrofluidischen Aufbau für die kontinuierliche Produktion von wirkstoffbeladenen, kernvernetzten Polymermicellen (CCPMs) in einem einzigen, präzise kontrollierten Prozess. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.

Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung, der Universität Oslo und dem Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM) in Mainz durchgeführt. Während Kaloian Koynov und sein Team dabei halfen, die gebildeten CCPMs in biologischen Flüssigkeiten zu charakterisieren, brachte das Team des IMM unter der Leitung von Michael Maskos sein immenses Fachwissen auf dem Gebiet der Mikrofluidik ein, um diesen einzigartigen Aufbau zu entwickeln, der zwei interdigitale Schlitzmikromischer und eine Tangentialflussfiltrationseinheit kombiniert.

Das System ermöglicht die kontrollierte Bildung von Mizellen im ersten Mischer, die präzise Kernvernetzung im zweiten Mischer, gefolgt von der Reinigung mittels Tangentialflussfiltration, die verbleibende Vernetzer, Unimere und Trances organischer Lösungsmittel entfernt, um gereinigte funktionelle CCPMs zu erhalten. In Kombination mit funktionellen (Prodrug-haltigen) Quervernetzern ermöglicht das Verfahren die kontinuierliche Produktion wirkstoffbeladener CCPMs unter speziell kontrollierten Bedingungen, was die Bibliothekssynthese, das Scale-up, die zertifizierte Produktion und die klinische Umsetzung von Leitkandidaten erheblich erleichtert.

In einer ersten Studie zeigten die synthetisierten Paclitaxel-haltigen CCPMs in einem B16F10-Melanommodell therapeutische Wirksamkeit und übertrafen die zugelassene Paclitaxel-Formulierung Abraxane, was das therapeutische Potenzial von CCPMs auf Basis von Polypeptiden und mikrofluidischen Systemen unterstreicht.

Mehr Informationen: Tobias A. Bauer et al., Komplexe Strukturen leicht gemacht – kontinuierliche Flussproduktion von kernvernetzten Polymermicellen für die Paclitaxel-Pro-Drug-Delivery, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202210704

Zeitschrifteninformationen:Fortgeschrittene Werkstoffe

Zur Verfügung gestellt von der Universität Leiden