Инновационный метод распылительной сушки с высоким выходом

Сублимирование бычьего сывороточного альбумина Категория оборудования: Распылительные сушилки Используемое оборудование: Нано-распылительная сушилка B-90 HP, Сканирующий электронный микроскоп Отрасль: фармацевтическая отрасль Вид образцов: Бычий Сывороточный Альбиум (БСА)

Сублимирование бычьего сывороточного альбумина

Распылительная сушка является быстрым, непрерывным, экономичным, воспроизводимым и масштабируемым методом для производства сухих порошков из жидкостей. Кроме того, в последние годы распылительная сушка стала применяться в фармацевтической промышленности для получения белковых частиц, которые используются при легочной, назальной и пероральной доставке.

Введение

Благодаря своему свойству Бычий Сывороточный Альбумин (БСА) имеет множество применений в таких областях науки, как культивирование клеток, диагностика Инвитро, фармацевтика, молекулярная биология, серология и общие исследования. БСА имеет  хорошие характеристики и часто применяется в многочисленных биохимических отраслях. В этой статье будет показано, как применить распылительную сушилку Nano Spray Dryer B-90 для производства белковых субмикронных частиц с использованием BSA. Также будет изучено влияние концентрации БСА и рН на образование частиц.

Подготовка образцов

Растворы БСА 10%, 1% и 0,1%, полученные следующим образом. В деионизированную воду перед фильтрованием через фильтр из стекловолокна (Whatman GF / F) в вакууме, чтобы удалить частицы, которые могут засорить систему, добавили лиофилизированный порошок BSA (Sigma Aldrich, St Louis, MO, USA). Затем к раствору добавил Полисорбат 80 до концентрации 0,05% и pH раствора регулировали с помощью 5% уксусной кислоты [об / об] и 5% NaOH [об / об] (Таблица 1). Растворы BSA затем охлаждали перед использованием. Все растворы были приготовлены в виде % [вес / объем], если не указано иное.

Эксперимент

Микрочастицы получали методом распылительной сушки растворов BSA, используя распылительную сушилку BUCHI Nano B-90 HP. Во время процесса раствор BSA хранили на ледяной бане, чтобы охладить его и уменьшить разрушение белка системой нагрева. Скорость насоса была настроена таким образом, чтобы уменьшить время пребывания в системе нагрева и, следовательно, уменьшить степень разложения белка. Рекомендуется также сократить длину трубки, доводя раствор до небулайзера настолько, насколько это возможно, чтобы время нагрева уменьшалось. Нано-распылительная сушилка B-90 HP работала в разомкнутом контуре и сжатом воздухе со скоростью насоса 90%, распыление было настроено на 80%, а частота на 125 кГц, если не указано иное. Кроме того, эксперименты проводились при температуре на входе 100 ° С с использованием малого, среднего и большого размеров распылителей (Small, Medium, Large соответственно). Такие параметры, как температура на входе, температура на выходе и скорость потока газа, изменялись между экспериментами и регистрировались (таблица 1). Объем распыляемого раствора и время работы эксперимента определяли для каждого раствора, чтобы можно было получить достаточное количество образца для анализа. По возможности, выход рассчитывали из фактически восстановленного количества порошка в зависимости от содержания твердого вещества в используемом распыляемом растворе. Относительный выход (%) рассчитывали делением веса собранного порошка на теоретическое количество распыленного образца, затем умножали на 100. С помощью сканирующего электронного микроскопа (типа JEOL 6380LVa) получили изображения частиц. Перед исследованием все образцы были покрыты золотом с напылением. Частицы БСА готовили с помощью распылительной сушилки B-90 HP с использованием разных параметров. Эти параметры приведены далее в таблице 1.

Таблица 1: Экспериментальные параметры.

Результаты и выводы

Таблица 2: Экспериментально полученные значения

Температура сушки была установлена на значение 100 °C для всех образцов, за исключением образца J, где она соответствовала значению 120 °C. Кроме температуры, все остальные настройки были одинаковы для экспериментов I и J. Более высокая температура сушки, установленная в эксперименте J, слегка уменьшала распределение по размерам. Хотя заданные температуры были относительно высокими, разложение белка под воздействием тепла вряд ли произойдет. Температура на выходе равная максимальной температуре, воздействию которой подвергается образец, регистрировалась между 38 °C и 61 °C и, следовательно, была благоприятна для распылительной сушки термочувствительных биологических веществ.

Изображение 1.  Фотографии частиц, полученных с помощью малого распылителя и 0,1% раствора БСА (small слева), среднего распылителя 1% раствора БСА (medium в середине) и большого распылителя и 10% раствора БСА (large справа).

Заключение

Частицы БСА от 0,133 до 6,34 мкм получали с помощью распылительной сушилки B-90 HP с использованием параметра, суммированного в таблице 3.

Таблица 3: Параметры и сводка результатов распылительной сушки BSA (0,1-10%).

Размер частиц и распределение по размерам увеличивались с диаметром распылителя и концентрацией раствора. Значение pН и температура сушки имели незначительное влияние на размер частиц, распределение и форму частиц по размеру, которые необходимо дополнительно исследовать. Сферические частицы были получены с использованием Полисорбат 80 в качестве поверхностно-активного вещества. Поскольку наблюдались также частицы в форме пончиков, можно было бы предусмотреть оптимизацию концентрации или типа поверхностно-активного вещества. Здесь применяемые параметры эксперимента могут служить в качестве начальных значений для оптимизации процесса и дают четкое указание на то, что материал можно успешно сушить распылением.