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07 Luglio 2022

Produzione di nanoparticelle lipidiche: quai sono le sfide per l’industria farmaceutica?

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Le nanoparticelle lipidiche sono di grande interesse per l’industria farmaceutica.Le LNPs sono usate principalmente come vettori per il drug delivery, in grado di proteggere acidi nucleici. Parte integrante dei recenti vaccini a base mRNA, vengono iniettate e trasportate verso il sito target nella cellula. Le LNPs non solo sono promettenti carriers per il drug delivery e il rilascio controllato dei farmaci (grazie alla loro capacità di incapsulare le proteine e gli aminoacidi, garantendo una consegna efficiente del farmaco, un incremento della biodisponibilità ed un maggior controllo di rilascio), ma sono inoltre, in alcuni casi, usati come adiuvanti che influenzano significativamente lo sviluppo dei futuri vaccini e terapie geniche. Nonostante i chiari vantaggi delle nanoparticelle lipidiche, le aziende farmaceutiche devono affrontare numerose sfide produttive. Queste sfide includono:
  • controllo accurato della dimensione e della distribuzione granulometrica delle particelle
  • problemi di sterilizzazione
  • ripetibilità e scalabilità del processo
  • requisiti normativi (come i regolamenti cGMP)
     
L’impatto della dimensione delle particelle nella produzione di LNPs
Sebbene siano comunque carriers efficienti del farmaco, le nanoparticelle lipidiche non sarebbero così efficaci se al di fuori di uno specifico range dimensionale. La dimensione delle particelle in effetti è un fattore chiave che influenza l’assorbimento, il contenuto e la stabilità delle LNPs. La riduzione della dimensione delle particelle, rende il sistema di drug delivery più efficiente. Questa riduzione delle dimensioni assicura la stabilità del prodotto finale, che avrà minori probabilità di separarsi ed una durata di conservazione più lunga, riducendo quindi gli sprechi.
Il punto di forza della tecnologia Microfluidizer® è la capacità di produre LNPs piccole e uniformi su scala nanometrica. La tecnologia Microfluidizer® sviluppa le più alte forze di taglio e le applica in modo coerente. Al centro di questa tecnologia c'è l’Interaction Chamber™ o camera d’interazione: il materiale processato attraverso la camera è esposto a forze di taglio estreme e richiede quindi meno passaggi per raggiungere una riduzione massima delle dimensioni delle particelle, risparmiando tempo e denaro.
Filtrazione sterile: una sfida in atto
Nel caso dei vaccini iniettabili le aziende farmaceutiche devono valutare la sterilizzazione della produzione, operazione lunga e costosa. La capacità del Microfluidizer® di produrre particelle di piccole dimensioni consente di applicare la filtrazione sterile, più economica ed efficiente: poiché le nanoparticelle possono passare attraverso i filtri sterili senza intasarli e sprecare prodotto, non è necessario interrompere la produzione.
Come garantire la riproducibilità dei risultati dal laboratorio alla scala industriale, lotto dopo lotto?
Sviluppare un nuovo prodotto farmaceutico è costoso, recenti studi hanno stimato una spesa compresa tra 1 bilione e 2 bilioni di dollari per la ricerca e sviluppo di un nuovo farmaco. Secondo il “US Congressional Budget Office”, nel 2019 le 10 migliori aziende farmaceutiche hanno speso oltre 82 bilioni di dollari ciascuna in R&D. Con un investimento così sostanzioso, lo scale-up è una priorità, i risultati ottenuti in laboratorio R&D devono essere riproducibili su larga scala: serve passare da poche migliaia di dosi a milioni di dosi senza discontinuità con risultati coerenti. I metodi attuati di produzione di nanoparticelle lipidiche su piccola scala non sono in grado di soddisfare questi requisiti e sono necessari miglioramenti tecnologici del processo prima di poter raggiungere uno scale-up produttivo completo. La tecnologia Microfluidics processa ogni lotto di materiale nelle stesse condizioni. L'Interaction Chamber™ a geometria fissa assicura una lavorazione coerente e riproducibile e necessità di meno energia per raggiungerle proprietà target delle LNP (o nanoparticelle). Controllando con precisione la procedura di premiscelazione e mantenendo le stesse condizioni di temperatura, le dimensioni delle particelle vengono replicate da lotto a lotto. Per lo scale up, viene aumentato il numero di microcanali all'interno della camera d’interazione, così che i risultati, ripetibili e lineari possano essere scalati dalla R&S alla scala pilota fino alla scala di produzione. A titolo d’esempio, una formulazione di adiuvante per vaccini è stata scalata con successo grazie al sistema Microfluidizer® M-700 in un piccolo impianto di produzione cGMP che consentiva di processare abbastanza lotti per produrre 5M dosi di vaccino in un solo giorno (maggiori dettagli al seguente link https://www.mdpi.com/1424-8247/13/8/168).
La conformità cGMP
Dal laboratorio alla scala industriale, Microfluidics offre una gamma completa di strumenti conformi ai requisiti cGMP per rispondere specificamente alle esigenze del mercato farmaceutico e biotecnologico. Gli ingegneri della Microfluidics sono costantemente aggiornati sui regolamenti di progettazione, dai materiali richiesti ai requisiti di manutenzione cGMP. La strumentazione Microfluidics soddisfa tutti i requisiti delle attrezzature sanitarie e del sistema di controllo, garantendo così la qualità del prodotto. Gli ingegneri lavorano con le migliori aziende biotecnologiche e farmaceutiche per fornire gli strumenti di controllo con il livello e la complessità necessari a soddisfare tutti i regolamenti governativi e a raggiungere i loro obiettivi nanotecnologici.
Poiché le nanoparticelle lipidiche continuano a giocare un ruolo chiave in campo medico, le aziende farmaceutiche devono affrontare le sfide produttive. Grazie alla riduzione della dimensione delle particelle, la possibilità di filtrazione sterile, la scalabilità e la conformità ai requisiti normativi, i processori Microfluidizer® consentono una produzione di LNPs di livello superiore. Con decenni di successo nella collaborazione con le migliori aziende farmaceutiche, la tecnologia Microfluidizer® ha dimostrato di essere una tecnologia affidabile, ideale per affrontare le sfide impegnative di oggi in campo nanotecnologico.

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