این پست وبلاگ توسط Kimberly Quart و Stephanie Morris از Fortis Life Sciences نوشته شده است. فورتیس با شرکت های تشخیصی و علوم زیستی همکاری می کند تا راه حل هایی را برای حل مشکلات پیچیده توسعه آنها طراحی، تأیید و تولید کند.
نانوپزشکی یک رشته به سرعت در حال توسعه است که از فناوری نانو برای ایجاد تحول در کاربردهای پزشکی استفاده می کند. در مقیاس نانو، مواد دارای خواص منحصر به فردی هستند که پتانسیل تغییر انتقال دارو، تصویربرداری، تشخیص و درمان را دارند. در میان نانومواد مختلف مورد بررسی، نانوذرات طلا و سیلیکون به دلیل ویژگی‌های متمایز و اهمیتی که در نانوپزشکی دارند، توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده‌اند. اگرچه سنتز این مواد به طور گسترده در طول تحقیق و توسعه در مقیاس پایه انجام می شود، توسعه فرآیند و چالش های افزایش مقیاس اغلب در مسیر تولید GMP ایجاد می شود.
چالش‌های افزایش مقیاس نانوذرات طلا
نانوذرات طلا به عنوان یک نانومواد همه کاره با طیف وسیعی از کاربردها در نانوپزشکی ظهور کرده‌اند. خواص نوری منحصربه‌فرد آنها، به‌ویژه در محدوده نزدیک به مادون قرمز، آنها را در درمان‌های فتوترمال، تصویربرداری و ترانوستیک ارزشمند می‌سازد، در حالی که زیست‌سازگاری ذاتی و توانایی اصلاح سطحی آنها باعث شده است که در دارورسانی و کاربردهای ژن‌درمانی مورد استفاده قرار گیرند.
اندازه و شکل نانوذرات طلا اغلب برای عملکرد درمانی یا خواص ذرات برای کاربردهای مختلف حیاتی است – چه برای هدف قرار دادن یک پروفیل جذب باریک، دقیقاً کنترل اندازه برای هدایت مسیر جذب، یا تأثیر بر گردش خون یا زمان تحریک یک بیولوژیکی خاص. واکنش. در طول افزایش مقیاس، دستیابی به ویژگی‌های ذره‌ای که با واکنش‌های مقیاس کوچک مطابقت دارند، می‌تواند چالش‌برانگیزتر باشد. اندازه متوسط ذرات ممکن است بزرگتر یا کوچکتر باشد – که نیاز به ارزیابی و اصلاحات بیشتری دارد. برای بسیاری از سنتزهای نانوذرات، کنترل دما و نرخ اختلاط عوامل اصلی در کنترل اندازه و شکل ذرات هستند. اغلب، تجهیزات خارج از قفسه مورد استفاده برای تولید و تصفیه GMP در فضاهای دیگر (به عنوان مثال، CGT) برای تطبیق با تحمل‌ها و پارامترهای منحصر به فرد مورد نیاز برای تولید مجدد نانوذرات فلزی در مقیاس بالینی طراحی نشده‌اند.
در حالی که ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی مانند اندازه و ویژگی‌های نوری اغلب در فهرست بالا برای در نظر گرفتن در هنگام افزایش مقیاس هستند، چالش دیگری که در مورد نانوذرات طلا وجود دارد در آسیب‌پذیری آنها نسبت به رشد بیولوژیکی و آلودگی است. افزایش مقیاس در حین حصول اطمینان از بار زیستی کم و/یا ترکیب فیلتر برای کاربردهایی که نیاز به کنترل میکروبیولوژیکی دارند حیاتی است. هنگامی که با ملاحظات تولید چالش برانگیز در پاراگراف قبل ترکیب می شود، الزامات بار زیستی و عقیمی منجر به نیاز به تجهیزات و کنترل های تخصصی تر برای ساخت و تصفیه می شود.
چالش‌های بزرگ‌سازی نانوذرات سیلیکا
نانو ذرات سیلیس، به ویژه سیلیس مزوپور، توجه قابل توجهی را در نانوپزشکی به خود جلب کرده‌اند. سطح بزرگ، ساختار متخلخل و زیست سازگاری بالا آنها را به عنوان نامزدهای جذابی به عنوان حامل دارو تبدیل می کند. با توجه به کتابخانه بسیار بزرگ مواد پیش ساز سیلیکا در دسترس تجاری، شیمی سطح نانوذرات سیلیکا بسیار قابل تنظیم است و این پلت فرم ذرات را به راحتی به بسیاری از کاربردهای مبتنی بر نانوپزشکی تبدیل می کند.
ملاحظات اصلی در مقیاس‌بندی نانوذرات سیلیس بر ویژگی‌های ذرات مانند اندازه، شکل و ساختار منافذ تمرکز دارد. اندازه و شکل نانوذرات سیلیکا مانند همتایان طلای خود، به شدت بر ویژگی هایی مانند زمان گردش و مسیر جذب تأثیر می گذارد. در سیلیس مزوپور، ساختار منافذ نیز برای عملکرد بسیار مهم است – ساختارها و اندازه‌های منافذ خاصی برای یک کاربرد معین بهینه شده‌اند و باید در طول پوسته‌گیری حفظ شوند تا عملکرد مطلوب محصول نهایی حفظ شود. پارامترهای ساخت مانند نرخ گرمایش، سرعت اختلاط و نرخ افزودن معرف از اهمیت ویژه ای در حفظ این ویژگی های کلیدی برخوردار هستند.
مشابه نانوذرات طلا، زیست سازگاری ذاتی سیلیس می‌تواند باعث آلودگی و رشد ناخواسته محصولات بیولوژیکی شود. روش‌های مختلفی وجود دارد که می‌توان در طول تولید برای به حداقل رساندن آلودگی اجرا کرد، اما همانطور که قبلاً بحث شد، این در مقیاس چالش‌برانگیزتر می‌شود و ممکن است به تجهیزات تخصصی نیاز داشته باشد.
یافتن تعادل
و در توسعه نانوذرات طلا و سیلیس، تعادل کلیدی است. برای جلوگیری از تاخیرهای پرهزینه و مازاد بر بودجه، تولیدکنندگان باید ویژگی های کیفیت حیاتی را در اولویت قرار دهند و بفهمند کدام مشخصات برای عملکرد موفق محصول حیاتی هستند. به عنوان مثال، یک فرآیند رومیزی برای سنتز نانوذرات طلا می تواند به طور مداوم نانوذراتی با قطر متوسط 20 نانومتر تولید کند، در حالی که یک فرآیند در مقیاس بزرگ برای همان ذره، موادی با قطر متوسط 24 نانومتر تولید می کند. اولین غریزه ممکن است طراحی مجدد فرآیند مقیاس شده باشد تا زمانی که خروجی دقیقاً با خروجی 20 نانومتری فرآیند مقیاس پایه مطابقت داشته باشد. این امر تلاشی را برای بررسی اینکه کدام پارامترها در فرآیند تولید بیشترین تأثیر را بر اندازه ذرات دارند و سپس طراحی فرآیندهای جدید برای کنترل دقیق‌تر آن پارامتر را انجام می‌دهد. چنین توسعه‌ای می‌تواند منجر به هزینه‌های نیروی کار بالا، هزینه‌های تجهیزات اضافی و تاخیرهای اجباری شود که منجر به از دست رفتن مهلت‌های آزمایش بالینی و بودجه می‌شود – همه برای رسیدگی به تحمل اندازه ذرات که ممکن است عملاً بر عملکرد محصول تأثیری نداشته باشد.
یک سازمان توسعه و ساخت قرارداد (CDMO) با تجربه عمیق در توسعه و تولید نانومواد می تواند مشتریان را از طریق سناریوهایی مانند این راهنمایی کند. شریک CDMO مناسب می‌تواند آزمایش‌های بهینه‌سازی و توسعه فرآیندی را طراحی کند که مشخص کند کدام مشخصات و تحمل‌های مرتبط برای عملکرد محصول حیاتی است و به نوبه خود مشخص کند که کدام پارامترهای تولید یا پردازش بیشتر بر آن مشخصات تأثیر می‌گذارند. با شناسایی تجربی کنترل‌های مناسب، CDMO و مشتری می‌توانند تعادل مناسبی بین طراحی فرآیندهای تولید قوی ایجاد کنند که ضایعات را حذف می‌کند و خطر کلی را کاهش می‌دهد و در عین حال سرعت کلینیک و محدودیت‌های بودجه را حفظ می‌کند.
راه پیش رو
با وجود چالش ها، پتانسیل نانوذرات طلا و سیلیس در نانوپزشکی غیرقابل انکار است. همانطور که نانوپزشکی به شکوفایی خود ادامه می دهد، غلبه بر چالش های افزایش مقیاس و توسعه فرآیند برای ایجاد نوآوری حیاتی خواهد بود. گذار از ایده های امیدوارکننده و تحقیقات آزمایشگاهی موفق به محصولات تجاری قابل دوام کار ساده ای نیست. بسیاری از نانومواد به دلیل فقدان مسیر روشن و تخصص تخصصی مورد نیاز برای عبور از حد وسط بین تحقیق و تجاری سازی، فراتر از مراحل اولیه توسعه پیشرفت نمی کنند.
در nanoComposix (یک شرکت Fortis Life Sciences)، ما نقش کلیدی در حمایت از انتقال از تحقیق در مراحل اولیه به تولید GMP برای آزمایشات بالینی فاز I و فاز II، و فراتر. ما خدمات قرارداد پایان به انتها را ارائه می دهیم و از مشتریان در هر نقطه ورودی، از تحقیق و توسعه اولیه و انتقال فناوری، از طریق افزایش مقیاس، توسعه فرآیند و ساخت، پشتیبانی می کنیم. با تخصص فنی خود در توسعه و تجاری سازی تولید، ما از شرکت هایی که به دنبال تحقق فناوری های نانوپزشکی مبتنی بر نانوذرات طلا یا سیلیکون هستند، پشتیبانی ارزشمندی ارائه می دهیم. با ما تماس بگیرید تا امروز با یکی از کارشناسان ما در مورد پروژه خود صحبت کنید.
