Nanopartikel-Synthese Zentrifuge im Einsatz für Lipidnanopartikel

Winzige Wachskügelchen können medizinische Wirkstoffe im Körper transportieren. Sie so genannte Lipid-Nanopartikel werden mithilfe einer Zentrifuge hergestellt. Zu diesem Zweck hat Hettich eigens ein Gerät modifiziert, welches bereits in einer Forschungsarbeit die Partikelsynthese schneller und effizienter machte.

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Andreas Hettich GmbH & Co. KG

Greiner Bio-One GmbH

i3 Membrane GmbH

Nanopartikel werden immer häufiger für den Transport von Wirkstoffen im menschlichen Körper eingesetzt. Die Eigenschaften der Nanopartikel (Größe, Material) müssen dazu gezielt ihrem Zweck angepasst werden. Dies kann z. B. die langsame Freisetzung des Wirkstoffes im Körper sein, eine rasche Aufnahme in Zellen oder der gezielte Transport von Wirkstoffen in Tumoren. Ein aktuelles Beispiel sind die RNA-Impfstoffe gegen Covid-19, z. B. von Biontech, die nichts anderes sind als Lipidnanopartikel, welche die Aufnahme der RNA-Vaccine in Zellen ermöglichen.

Lipidnanopartikel können idealerweise mithilfe der neuen Zentrimix von Hettich hergestellt werden. Das erst vor Kurzem für die Life Sciences entwickelte Verfahren der dualen Zentrifugation erlaubt es, sehr kleine, gleichförmige Partikel zu gewinnen, und dass vergleichsweise einfach und schnell. Diese Zentrifugationsmethode etabliert sich daher derzeit als der Quasistandard der Nanopartikel- und Nanokristall-Herstellung.

Besondere Herausforderungen bei der SLN-Synthese

Eine vielversprechende Gruppe von Nanopartikeln sind sog. „solid lipid nanoparticles“, kurz SLN, die aus festen Bestandteilen wie hoch schmelzenden Wachsen und Lipiden aufgebaut sind. SLN können wasserunlösliche Wirkstoffe an und in sich binden und diese im Körper transportieren. Da sie aus festem Material bestehen, haben SLN eine besonders lange Lebenszeit im Körper, was die Voraussetzung für eine langanhaltende Freisetzung der Wirkstoffe ist. Der Aufbau von SLN aus festen Bestandteilen macht allerdings ihre Herstellung aufwändig und langwierig. Üblicherweise werden SLN in großen Hochdruckhomogenisatoren und bei hoher Temperatur hergestellt. Eine Technik, die nicht überall zur Verfügung steht.

Dr. Denise Steiner von der Universität Braunschweig ist es gelungen, SLN auch in kleinen Mengen und sehr schnell mithilfe der Zentrimix 380 R zu erzeugen und bis zu 40 unterschiedliche Formulierungen gleichzeitig herzustellen. Dazu hat der Hersteller Hettich eigens eine Zentrimix 380 R mit einer Heizmöglichkeit modifiziert. Der neue Prototyp leistet ganze Arbeit. Probentemperaturen von 90 °C werden realisiert. Der Prozess dauert weniger als 15 Minuten und die resultierenden SLN sind sehr klein (bis ca. 100 nm). Die Arbeit von Dr. Steiner und ihrem Team belegt die besondere Eignung der dualen Zentrifugation (Zentrimix-Technik) für die Herstellung von SLNs und hat das Potential die Entwicklung neuer und vielversprechender therapeutischer Nanopartikel signifikant voran zu bringen.

Literatur

Die Arbeit ist seit Juni 2021 online einsehbar:

Denise Steiner, Heike Bunjes: Influence of process and formulation parameters on the preparation of solid lipid nanoparticles by dual centrifugation, International Journal of Pharmaceutics: X, Volume 3, December 2021, 100085; DOI 10.1016/j.ijpx.2021.100085

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