Pendekatan Enkapsulasi Menggunakan Mikrofluida

Read Also

Mikrofluida melibatkan manipulasi aliran fluida pada skala mikro, memberikan cairan perilaku laminar, dan digunakan dalam aplikasi spesifik seperti mikrofluida droplet. Dengan demikian, mikofluida dapat menghasilkan droplet yang sangat monodispersi dengan cara yang terkontrol dan berulang, fitur yang digunakan dalam pengiriman obat, dan khususnya untuk enkapsulasi vaksin.

Dalam mikrofluida, droplet dihasilkan oleh desain persimpangan, di mana dua fase yang tidak dapat bercampur atau sebagian bercampur, dan kemudian menghasilkan droplet oleh aksi gabungan dari tegangan geser, gaya viskos, dan tegangan antarmuka. Proses ini dapat dilakukan dalam kapiler yang dirakit secara koaksial di persimpangan tipe "co-flow" atau dalam chip mikofluida, sering dibuat dengan polidimetilsiloxane (PDMS)—polimer silikon yang dituangkan ke dalam cetakan dan dikeraskan untuk membentuk chip mikofluida—atau dengan kaca, di mana Desain "T-junction" atau "flow-focusing" disematkan. Beberapa emulsi terbentuk dengan cairan yang berbeda mengalir melalui persimpangan berturut-turut, menghasilkan lapisan berturut-turut dari beberapa emulsi. Beberapa emulsi template ini, baik yang dihasilkan oleh mikrofluida kapiler, atau mikrofluida chip, kemudian diubah menjadi mikrokapsul.

Manfaat Menggunakan Mikrofluida

Seperti disebutkan sebelumnya, droplet yang dihasilkan oleh mikofluida menunjukkan keseragaman yang tak tertandingi. Koefisien variasi diameter droplet biasanya di bawah 5%. Sifat ini penting untuk enkapsulasi vaksin karena ukuran yang seragam tidak hanya memastikan pemuatan dan dosis antigen yang seragam tetapi juga memungkinkan untuk menilai hubungan antara ukuran partikel dan kinetika pelepasan antigen tanpa kebisingan yang dibawa oleh polidispersitas.

Mikrofluida juga menunjukkan efisiensi enkapsulasi (EE) tinggi karena proses emulsifikasi tidak acak tetapi terjadi dengan cara yang dikendalikan pengguna. Dengan demikian, Pessi dkk. melaporkan 84% EE untuk BSA dalam mikrokapsul polikaprolakton yang diproduksi dengan emulsi ganda mikrofluida kapiler. Selain itu, sebagai generasi droplet terjadi berulang kali di persimpangan yang ditentukan, meminimalkan kontak antara fase pelarut dan fase antigen, sementara menghilangkan stres agitasi yang terjadi dalam metode emulsifikasi batch klasik, sehingga menurunkan risiko hilangnya antigenisitas.

Metode mikrofluida droplet menunjukkan modularitas yang mudah digunakan, di mana ukuran dan pembangkitan frekuensi dapat dipantau dan diubah secara optik dengan memodifikasi laju aliran cairan yang disuntikkan dalam pengaturan mikofluida, karena hukum eksperimental telah dilaporkan antara rasio laju aliran dan ukuran dari droplet yang dihasilkan. Ini mengurangi jumlah kontrol pasca-produksi dan potensi pemborosan oleh produksi di luar jangkauan.

Penerapan Mikrofluida untuk Sistem Pengiriman Vaksin

Terlepas dari semua manfaat mikrofluida yang diuraikan di sini, belum ada penggunaan langsung teknologi ini dalam produksi vaksin yang dienkapsulasi untuk pengiriman tertunda yang telah dilaporkan. Kesulitan dalam menyiapkan platform dan proses mikofluida yang memadai bisa menjadi alasan utama. Memang, aplikasi mikrofluida membutuhkan pengontrol aliran fluida yang akurat, seperti pompa tekanan dan reservoir yang terhubung, atau pompa jarum suntik, dan sistem pencitraan, yang terdiri dari mikroskop, atau seperangkat lensa dan cahaya yang serupa, dan kamera berkecepatan tinggi. Komponen-komponen ini tidak sering ditemukan di laboratorium biologi, dan pengaturan serta penggunaannya juga melibatkan keahlian teknik.

Selain itu, elemen mikofluida itu sendiri memerlukan manufaktur yang belum ditingkatkan untuk produksi massal oleh industri. Dengan demikian, sistem mikofluida kapiler adalah buatan sendiri, dengan banyak tantangan yang harus dihadapi dalam perakitan yang tepat, sementara chip mikofluida dalam banyak kasus diproduksi oleh litografi lunak, yang melibatkan fasilitas dan keahlian ruang bersih.

Ketidakmampuan sistem mikofluida untuk mencapai hasil produksi yang dibutuhkan oleh industri manufaktur obat sering disebut sebagai salah satu kelemahan utama pendekatan mikofluida. Memang, meskipun tingkat generasi droplet mikrofluida dapat mencapai beberapa kilohertz, volume total yang dienkapsulasi terbatas karena aspek skala mikro yang melekat pada teknologi. Namun, pendekatan paralelisasi, di mana beberapa proses mikrofluida droplet dilakukan secara bersamaan dengan desain yang memadai, telah diterbitkan dan menunjukkan lebih dari throughput yang dapat diterima. Dengan demikian, Yadavali et al. melaporkan tingkat produksi 277 g per jam mikropartikel polikaprolakton menggunakan perangkat mikrofluida silikon dan kaca yang diparalelkan.

Terakhir, biaya vaksinasi harus tetap dipertimbangkan, khususnya ketika mengembangkan teknologi canggih untuk formulasi dan pengiriman vaksin. Mobilisasi dana global untuk pengembangan vaksin, yang dipimpin oleh WHO dan organisasi khusus seperti Aliansi Gavi, bersama dengan skalabilitas metode dan peningkatan kapasitas produksi vaksin di negara berkembang yang secara signifikan mengurangi biaya per dosis, dapat membantu mempercepat akses ke vaksin di tempat yang paling membutuhkannya.