Metode Enkapsulasi Vaksin Tingkat Lanjut

Read Also

Metode emulsifikasi W/O/W klasik memiliki sejumlah kekurangan yang telah menghambat keberhasilan pengembangan komersial antigen yang dienkapsulasi dalam mikropartikel polimer untuk vaksin dosis tunggal. Masalah formulasi dan kurangnya keseragaman partikel menyebabkan profil pelepasan antigen yang tidak merata, termasuk ledakan awal (pelepasan antigen saat injeksi). Kemajuan yang cukup besar telah dibuat untuk mengembangkan teknologi enkapsulasi yang membahas masalah stabilitas antigen, efisiensi enkapsulasi, ukuran partikel dan distribusi dan profil pelepasan yang sesuai.

Untuk mengenkapsulasi antigen, stabilitas sangat penting dan metode enkapsulasi perlu dioptimalkan untuk setiap vaksin. Stabilitas antigen dapat terganggu karena stres mekanik dan kimia yang diinduksi selama langkah emulsifikasi. Teknologi enkapsulasi baru yang menggunakan metode pemrosesan yang lebih ringan cenderung mengurangi tekanan mekanis dan mengurangi interaksi permukaan pelarut; salah satu pendekatan tersebut adalah electrospray koaksial. Selanjutnya, stabilitas antigen dapat dicapai dengan ko-enkapsulasi aditif penstabil seperti PEG hidrofilik, surfaktan, gula, atau albumin serum protein. Ko-enkapsulasi eksipien kationik seperti Eudragit E, poli(L-lisin) dan polietilenimin bercabang telah menunjukkan hasil yang menjanjikan untuk enkapsulasi vaksin polio yang tidak aktif oleh W/O/W ke dalam mikropartikel PLGA.

Parameter proses yang sangat mudah beradaptasi dari metode W/O/W telah memungkinkan optimalisasi proses enkapsulasi untuk mencapai efisiensi enkapsulasi yang sesuai. Meskipun demikian, langkah emulsifikasi (ganda) berarti bahwa proses enkapsulasi terjadi secara acak. Teknik difusi pelarut spontaneous emulsification (SE) telah disarankan sebagai metode yang ditingkatkan untuk enkapsulasi protein terkontrol. Dengan SE, distribusi yang lebih homogen dari antigen yang dienkapsulasi tercapai, sehingga mengurangi efek ledakan awal. Metode SE divalidasi dengan enkapsulasi bovine serum albumin (BSA): kinetika pelepasan in vitro menunjukkan pelepasan pulsatil BSA dan titer antibodi yang sebanding setelah pemberian subkutan dosis tunggal pada tikus BALB/c. Teknologi seperti mikrofluida dan pengeringan semprot telah menunjukkan kelayakan proses enkapsulasi yang lebih terkontrol dan mungkin penting dalam mencapai efisiensi enkapsulasi yang diperlukan untuk pembuatan vaksin skala besar.

Telah ditunjukkan bahwa metode W/O/W dapat diadaptasi untuk menghasilkan partikel dengan ukuran yang diinginkan, namun cukup sulit untuk mencapai distribusi ukuran yang sangat sempit (monodispersitas). Variasi ukuran sebagian besar disebabkan oleh langkah emulsifikasi, di mana partikel memiliki ukuran tetesan yang berbeda, diikuti oleh tingkat presipitasi yang bervariasi selama fase pemadatan. Keseragaman ukuran partikel dan distribusi juga merupakan faktor penting mengenai reproduktifitas dan kelayakan untuk ditingkatkan. Pengayakan partikel setelah emulsifikasi dapat menghasilkan persiapan partikel yang lebih seragam. Ini disebut sebagai ekstrusi dan dicapai dengan Shirasu porous glass (SPG). Atau, enkapsulasi menggunakan teknologi mikofluida baru mungkin merupakan pendekatan yang menjanjikan untuk mencapai ukuran partikel yang dapat disesuaikan dan distribusi ukuran yang sempit. Masih ada kekhawatiran untuk menerjemahkan kesuksesan skala laboratorium ke manufaktur skala komersial. Metode emulsifikasi konvensional dapat dikembangkan ke skala besar lebih dari ratusan liter per jam, namun, ada banyak parameter proses yang perlu dioptimalkan secara individual. Ini adalah aspek penting untuk dipertimbangkan ketika memvalidasi teknologi enkapsulasi antigen baru.

Ada minat yang meningkat dalam mengembangkan partikel inti-cangkang dengan inti hidrofilik untuk mempertahankan lingkungan mikro dan oleh karena itu konformasi dan integritas biologis antigen. Mereka dapat diformulasikan menggunakan metode W/O/W, mikofluida, atau dengan StampEd assembly of polymer layers (SEAL), pendekatan mikrofabrikasi yang baru-baru ini dilaporkan berdasarkan pencetakan 3D. Core:shell microparticles (25 µm) dengan distribusi ukuran yang dapat diterima (rentang) 1,4 diproduksi menggunakan metode W/O/W yang dikombinasikan dengan gelasi ionotropik untuk membentuk sodium alginate-based hydro-core. Menggunakan pelabelan fluorofor dan pencitraan confocal, inti: struktur cangkang partikel ini ditunjukkan dan distribusi variabel inti alginat diamati. Secara komparatif, partikel inti:kulit dengan ketebalan cangkang yang berbeda diproduksi dengan metode mikofluida. Menggunakan dua desain pemfokusan aliran mikrofluida secara berurutan, ukuran inti dan cangkang partikel dimodifikasi secara independen untuk menghasilkan dua populasi yang berbeda, yaitu partikel cangkang "tipis-" dan "tebal-". Kedua populasi sangat monodispersi, dengan koefisien variasi kurang dari 5% (Guyon et al., tidak dipublikasikan). Parameter ukuran yang tepat dan identik di seluruh populasi partikel dapat berkontribusi pada pelepasan muatan yang lebih tajam, karena partikel cenderung menunjukkan perilaku yang sama jika mereka terdispersi tunggal. Identifikasi faktor signifikan lainnya yang mempengaruhi pelepasan juga lebih mudah dikendalikan bila ukuran batch partikel dikontrol.

Gambar Core:shell microparticles disiapkan dengan dua metode pembuatan yang berbeda. Gambar confocal dari (a) mikropartikel dengan metode air-dalam-minyak-dalam-air (W/O/W), inti: natrium alginat 75–200 kDa (NovaMatrix®), cangkang: PLGA–rhodamin (50:50 30 kDa); (b) mikropartikel dengan metode W/O/W, inti: natrium alginat berlabel calcein, cangkang seperti pada (a). Gambar mikroskop fluoresen (perbesaran 40 ×) dari (c) mikropartikel cangkang tipis dengan metode mikofluida, inti: dekstran-FITC 70 kDa, cangkang: PLGA resomer R502 (50:50 7–17 kDa); (d) mikropartikel cangkang tebal dengan metode mikofluida.