De grootschalige productie van nanomaterialen, met name kwantumpunten (QDs) en koolstofnanomaterialen zoals koolstofnanobuizen (CNT's) en grafeen, speelt een cruciale rol in de ontwikkeling van innovatieve toepassingen in de farmaceutische industrie. Deze nanomaterialen, dankzij hun unieke fysisch-chemische eigenschappen, bieden een breed scala aan mogelijkheden voor gerichte medicijnafgifte, biosensing en weefselengineering. Echter, om hun potentieel in farmaceutische toepassingen volledig te benutten, moeten belangrijke overwegingen met betrekking tot de veiligheid en productieprocessen worden aangepakt.

Kwantumpunten, bijvoorbeeld, hebben veelbelovende toepassingen vanwege hun luminescentie-eigenschappen, maar de materialen die worden gebruikt voor de productie van QDs, zoals cadmium, kunnen potentieel toxisch zijn. De uitdaging bij de grootschalige productie van QDs ligt dus niet alleen in het bereiken van de vereiste chemische eigenschappen, maar ook in het verminderen van de toxiciteit van de gebruikte materialen. Het proces van oppervlaktepassivatie en functionalisatie is essentieel om de biocompatibiliteit van QDs te verbeteren en hun vermogen om specifieke doelwitten in het lichaam te bereiken te optimaliseren. Onderzoek richt zich momenteel op het ontwikkelen van veiliger en duurzamer alternatieven voor QDs, evenals op het stroomlijnen van productieprocessen om een bredere toepassing van QDs in de farmaceutische sector mogelijk te maken.

Koolstofnanobuizen (CNT's), die vaak worden onderzocht voor medicijnafgifte en andere biometrische toepassingen, worden doorgaans geproduceerd via chemische dampdepositie (CVD). In dit proces wordt een koolwaterstofgas zoals methaan of ethyleen afgebroken bij hoge temperaturen in aanwezigheid van een metalen katalysator, zoals ijzer, kobalt of nikkel. De katalysator werkt als een nucleatiesite voor de groei van CNT's, die in verschillende vormen kunnen verschijnen: enkelwandig (SWCNT's) of meerwandig (MWCNT's). De CVD-methode wordt op grote schaal gebruikt, vooral omdat deze een gecontroleerde productie van CNT's met specifieke eigenschappen zoals diameter en lengte mogelijk maakt, afhankelijk van de experimentele condities zoals temperatuur en gasstroom.

Naast de CVD-methode zijn er andere productietechnieken die worden onderzocht, zoals de boogontladingsmethode en laserablatie. In de boogontladingsmethode wordt een elektrische boog ontstoken tussen twee grafietelektroden in een inert gas, zoals helium of argon. Deze techniek levert CNT's van hoge zuiverheid op, maar vereist complexere apparatuur en hogere energie-inputs. Laserablatie, waarbij een krachtige laser wordt gebruikt om grafiet te verdampen, levert ook CNT's van hoge kwaliteit, maar de kosten en schaalbaarheid maken deze methode minder praktisch voor grootschalige productie.

Naast de traditionele methoden wordt er ook onderzoek gedaan naar katalysatorvrije benaderingen voor de productie van CNT's. Dit zou het mogelijk maken om CNT's direct op goedkope, eenvoudige substraten zoals silicium of kwarts te laten groeien, zonder dat een externe katalysator nodig is. Katalysatorvrije methoden kunnen leiden tot de productie van relatief pure CNT's, die vrij zijn van metalen oxide-residuen, wat voordelen kan opleveren voor bepaalde farmaceutische toepassingen.

De grootschalige productie van koolstofnanomaterialen vereist vaak extra stappen voor functionalisatie en zuivering. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van KOH-etseren om amorf koolstof en sporen van zware metalen uit de CNT-monsters te verwijderen, wat de biocompatibiliteit vergroot en de geschiktheid voor biomedische toepassingen verbetert. Wat betreft de productie van grafeen zijn de gebruikte methoden nog in ontwikkeling, maar technieken zoals chemische exfoliatie, thermische reductie van grafeenoxide en CVD op metalen substraten vertonen veelbelovende resultaten.

Het is van essentieel belang dat de grootschalige productie van koolstofnanomaterialen niet alleen gericht is op de schaalbaarheid en kosten-effectiviteit, maar ook rekening houdt met de potentiële toxiciteit en milieu-impact van deze materialen. Zorgvuldige karakterisering, oppervlakte-modificatie en uitgebreide veiligheidsbeoordelingen zijn cruciale stappen in het proces van verantwoord gebruik van nanomaterialen in biomedische toepassingen.

Naast de technische en wetenschappelijke uitdagingen zijn er belangrijke overwegingen voor de verdere acceptatie van nanomaterialen in de farmaceutische industrie. De ontwikkeling van veilige en economische productiemethoden moet hand in hand gaan met de implementatie van gedetailleerde veiligheidsrichtlijnen, ethische overwegingen en milieu-impactanalyses. Het is niet alleen belangrijk dat nanomaterialen effectief en kostenefficiënt worden geproduceerd, maar ook dat ze op een verantwoorde manier worden ingezet, met respect voor de gezondheid van de mens en het milieu.

Wat zijn de nieuwe ontwikkelingen in nanodeeltjes voor gerichte medicijnafgifte en hun toepassingen in de geneeskunde?

Nanodeeltjes zijn de laatste jaren steeds belangrijker geworden in de geneeskunde, vooral in het domein van de gerichte medicijnafgifte. Dit komt door hun unieke eigenschappen, zoals het vermogen om medicijnen op een gecontroleerde manier af te geven aan specifieke cellen of weefsels. Het gebruik van nanodeeltjes in de medische technologie heeft verschillende voordelen, waaronder het verminderen van bijwerkingen en het verbeteren van de effectiviteit van behandelingen.

Nanodeeltjes kunnen worden ontworpen met verschillende chemische en fysieke eigenschappen om te voldoen aan specifieke behandelingsbehoeften. Er zijn bijvoorbeeld nanodeeltjes op basis van polymere of anorganische materialen die kunnen worden gebruikt voor het gelijktijdig afgeven van medicijnen en het visualiseren van de medische toestand van de patiënt. Dit biedt artsen de mogelijkheid om de effectiviteit van behandelingen in realtime te volgen.

In de afgelopen jaren is er veel aandacht gegaan naar mesoporose nanodeeltjes, zoals die op basis van silica, die een veelzijdig platform bieden voor gecontroleerde medicijnafgifte. Deze materialen kunnen niet alleen worden geladen met medicijnen, maar kunnen ook worden gemodificeerd om extra functionaliteiten toe te voegen, zoals fluorescentie of magnetisme, die nuttig zijn voor diagnostische doeleinden. Mesoporeuze silica nanodeeltjes kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor de gerichte afgifte van antikankertherapieën, waarbij ze tumorcellen selectief bereiken, wat het risico op schade aan gezonde cellen minimaliseert.

Een andere veelbelovende ontwikkeling zijn de nanodeeltjes die gebruik maken van thermoresponsieve polymeren, die in staat zijn om hun eigenschappen te veranderen als reactie op de temperatuur. Dit maakt ze ideaal voor het afgeven van medicijnen op specifieke momenten, zoals wanneer de temperatuur in een bepaald gebied van het lichaam toeneemt, bijvoorbeeld bij tumoren. De gecontroleerde afgifte van medicijnen via thermoresponsieve nanodeeltjes kan de effectiviteit van behandelingen verhogen en de bijwerkingen verminderen.

Het gebruik van nanodeeltjes in de geneeskunde is echter niet zonder uitdagingen. Er is bijvoorbeeld bezorgdheid over de toxiciteit van sommige materialen. De biologische interactie van nanodeeltjes kan variëren afhankelijk van hun samenstelling, grootte en vorm. Onderzoek naar de toxicologische aspecten van nanodeeltjes is daarom van groot belang om ervoor te zorgen dat ze veilig kunnen worden gebruikt in therapeutische toepassingen. Ook is de productie van nanodeeltjes op commerciële schaal een uitdaging, aangezien het noodzakelijk is om een consistente kwaliteit en effectiviteit van het product te waarborgen.

Naast de bekende toepassingen in kankerbehandeling, worden nanodeeltjes steeds vaker gebruikt voor genafgifte en voor de behandeling van chronische aandoeningen zoals diabetes en hartziekten. Een opkomend gebied is de toepassing van nanodeeltjes in de regeneratieve geneeskunde, waar ze helpen bij het herstel van beschadigd weefsel door gecontroleerde afgifte van groeifactoren of stamcellen.

De mogelijkheden voor het gebruik van nanodeeltjes in de geneeskunde blijven zich uitbreiden, en het is te verwachten dat we in de toekomst nieuwe en innovatieve toepassingen zullen zien die momenteel nog in de onderzoeksfase verkeren. Bijvoorbeeld, de ontwikkeling van nanodeeltjes die zich specifiek kunnen richten op bacteriën of virussen zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingsmethoden voor infectieziekten.

Bij de verdere ontwikkeling van nanodeeltjes moet echter ook de duurzaamheid van de gebruikte materialen in aanmerking worden genomen. Nanodeeltjes moeten biologisch afbreekbaar zijn om zich op lange termijn veilig in het lichaam te gedragen, zonder schadelijke ophopingen. Dit is een belangrijk aandachtspunt voor wetenschappers die de grenzen van de nanomedicine willen verleggen.

Verder moeten we de sociale en ethische implicaties van nanotechnologie in de geneeskunde niet uit het oog verliezen. De privacy van patiënten kan bijvoorbeeld worden aangetast wanneer nanodeeltjes worden gebruikt voor het monitoren van gezondheidsparameters. Ook moeten de kosten van de productie van nanodeeltjes en de prijs van nanogeneeskunde betaalbaar blijven om deze technologie toegankelijk te maken voor een breed publiek.

Wat maakt PEGylated liposomen geschikt voor therapeutische toepassingen?

PEGylated liposomen zijn een van de meest baanbrekende innovaties in de farmacologie van de afgelopen decennia. Deze liposomen, die polyethyleenglycol (PEG) op hun oppervlak bevatten, bieden talrijke voordelen, vooral op het gebied van gerichte therapie en langdurige circulatie in het lichaam. Hun belangrijkste voordeel is de “stealth”-eigenschap, die ze helpt om het immuunsysteem te ontwijken en langer in de bloedbaan te blijven, wat resulteert in een verbeterde effectiviteit van de geneesmiddelen die ze vervoeren.

De combinatie van lipiden zoals cholesterol en fosfolipiden, evenals de toevoeging van PEG, biedt de mogelijkheid om actieve farmaceutische stoffen in de liposomen in te sluiten. Het resultaat is een grotere stabiliteit, gerichte afgifte, en minder bijwerkingen in vergelijking met conventionele geneesmiddelafgiftesystemen. Dit maakt PEGylated liposomen bijzonder effectief voor het afleveren van chemotherapiemiddelen bij de behandeling van kanker.

Een van de bekendste PEGylated liposomen is Doxil®, een formulering die doxorubicine bevat voor de behandeling van borstkanker en eierstokkanker. Het werd goedgekeurd door de FDA in 1995 en was de eerste PEGylated liposoomformulering die commercieel beschikbaar werd. De formulering bevat gehydrogeneerd soja-fosfatidylcholine (HSPC), cholesterol en DSPE-PEG 2000, met respectievelijk een verhouding van 59 mol%, 39 mol% en 5 mol%. Dit product heeft bewezen dat PEGylated liposomen niet alleen de efficiëntie van het geneesmiddel verbeteren, maar ook het ongemak van bijwerkingen verminderen door een meer gecontroleerde afgifte van het geneesmiddel op de plaats van bestemming.

Naast Doxil® zijn er tal van andere PEGylated liposomen die momenteel in klinische onderzoeken worden getest of reeds goedgekeurd zijn, zoals Onivyde™ (bevat irinotecan voor de behandeling van metastatisch adenocarcinoom) en Lipoplatin® (bevat cisplatine voor de behandeling van niet-kleincellige longkanker). Deze producten vertonen aanzienlijke voordelen op het gebied van farmacokinetiek en farmacodynamiek door hun vermogen om de bloed-hersenbarrière te passeren en hun verhoogde selectiviteit voor tumorweefsel, wat resulteert in een effectievere behandeling met minder schade aan gezonde cellen.

De unieke eigenschappen van PEGylated liposomen zijn nauw verbonden met hun fysisch-chemische eigenschappen, zoals de grootte en ladingsverdeling. De grootte van liposomen kan worden gemeten met behulp van dynamische lichtverstrooiing (DLS), wat niet alleen helpt bij het bepalen van de liposomen zelf, maar ook de uniformiteit van de grootte en de polydispersiteit index (PDI) kan aangeven. Het gebruik van de zeta-potentiaal als een maat voor de elektrische lading van liposomen is van cruciaal belang voor het verbeteren van hun circulatie en stabiliteit in het bloed. Wanneer liposomen een lading hebben, kunnen ze langer in de bloedbaan blijven, wat de kans vergroot dat ze zich ophopen in tumoren en andere ziekten die een gerichte therapie vereisen.

Bovendien zijn er verschillende methoden voor het karakteriseren van liposomen en hun interacties met geneesmiddelen. De thermische overgang van lipidenmoleculen in de liposomen, gemeten door technieken zoals calorimetrie, kan inzicht geven in de stabiliteit van de liposomen en de interactie met het geneesmiddel. Deze informatie is essentieel voor het ontwikkelen van liposomen die stabiel blijven bij lichaamstemperatuur en tegelijkertijd in staat zijn om geneesmiddelen effectief af te geven wanneer dat nodig is.

Een ander interessant gebied van onderzoek betreft het combineren van PEGylated lipiden met fotopolymeriseerbare lipiden, zoals DC8,9PC. Deze lipiden kunnen worden geactiveerd door licht om geneesmiddelen te vrijgeven, wat hen bijzonder nuttig maakt in combinatie met fototherapie of andere vormen van gecontroleerde geneesmiddelafgifte. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor behandelingen waarbij de controle over de afgifte van geneesmiddelen van cruciaal belang is, bijvoorbeeld bij de behandeling van kanker of andere solide tumoren.

Het gebruik van PEGylated liposomen gaat echter niet zonder uitdagingen. De formulering en productie van deze liposomen op commerciële schaal blijven ingewikkeld en duur. Daarnaast is het belangrijk om aandacht te besteden aan de veiligheid van PEGylated liposomen, aangezien de langdurige aanwezigheid van PEG in het lichaam kan leiden tot immunologische reacties. Onderzoekers moeten voortdurend de balans vinden tussen de effectiviteit van deze liposomen en de mogelijke nadelige effecten die ze kunnen veroorzaken.

Bij de behandeling van kanker en andere complexe ziekten bieden PEGylated liposomen een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van traditionele geneesmiddelafgiftesystemen. Hun vermogen om de bloed-hersenbarrière te passeren, tumoren gerichter te bereiken en de bijwerkingen van geneesmiddelen te minimaliseren, maakt ze tot een veelbelovend hulpmiddel in de geneeskunde. De voortdurende ontwikkelingen op het gebied van stealth-technologie en de verfijning van liposoomformuleringen zullen waarschijnlijk de effectiviteit van deze therapeutische benaderingen verder verbeteren.

Hoe waarborgen we de kwaliteit en stabiliteit van liposomale geneesmiddelen tijdens commerciële productie?

De kwaliteitsborging van liposomale geneesmiddelen is essentieel voor de productie van veilige en effectieve farmaceutische producten. Liposomen, die vaak als dragers worden gebruikt voor actieve farmaceutische ingrediënten (API), ondergaan complexe productiestappen waarbij verschillende kritische kwaliteitsattributen (CQA's) nauwlettend gecontroleerd moeten worden om de effectiviteit en veiligheid van het eindproduct te garanderen. Enkele van de belangrijkste CQAs voor liposomale formuleringen zijn de deeltjesgrootte en de grootteverdeling, lamellarisatie, encapsulatie-efficiëntie, snelheid van het geneesmiddelvrijkomen, oppervlaktebelasting (zeta-potentiaal) en sterielheid. Deze eigenschappen beïnvloeden direct de farmacokinetiek, de biodistributie en de therapeutische effectiviteit van de liposomale formuleringen.

Verschillende analytische technieken worden ingezet om deze eigenschappen te karakteriseren, waaronder lichtverstrooiing, elektronenmicroscopie en chromatografie. De ontwikkeling van liposomale formuleringen stuit vaak op uitdagingen met betrekking tot de reproductie van batches en de stabiliteit van de producten. Om deze problemen aan te pakken, is de benadering van "Quality by Design" (QbD) een systematische, risicogebaseerde strategie voor farmaceutische ontwikkeling die steeds meer wordt toegepast. Deze benadering heeft als doel relaties op te stellen tussen kritische materiaaleigenschappen, procesparameters en productkwaliteitsattributen, en uiteindelijk een ontwerpruimte te definiëren voor optimale formuleringen.

Het implementeren van uitgebreide kwaliteitscontrolemaatregelen en het toepassen van QbD-principes kunnen helpen om de complexiteiten van liposoomproductie te overwinnen en producten van hoge kwaliteit te waarborgen. Tijdens de productie van liposomen moeten verschillende fasen nauwlettend worden gecontroleerd. Eerst wordt het lipidenfilmpje geproduceerd en gedispergeerd of afgebroken. In deze fase worden cruciale factoren zoals de hoeveelheid residu van organische oplosmiddelen in het lipidenfilmpje, de snelheid van integratie van de API, de liposoomgrootte na dispersie, stabiliteit en de pH-waarde zorgvuldig gemonitord. Daarna worden liposomen van de gewenste grootte geproduceerd, niet-geïntegreerde API’s gescheiden en wordt de formulering gesteriliseerd door filtratie. Gedurende deze fase blijven de integratie van de API, de liposoomgrootte, de concentratie van lipidecomponenten, stabiliteit en de pH-waarde onder strikte controle.

De laatste productiestap is vaak lyofilisation, waarbij de resterende vochtigheid, stabiliteit en het percentage van de geneesmiddelintegratie na rehydratie worden geëvalueerd. Een belangrijk aspect van de ontwikkeling van liposomale geneesmiddelen is de beoordeling van het gedrag van de API in fysiologische omgevingen. Betrouwbare, gevalideerde in vitro-methoden zijn essentieel om de vrijgave van de API te evalueren, inclusief tests die de “lekkage” onder verschillende omstandigheden zoals temperatuur en pH nabootsen. De stabiliteit tijdens opslag, consistentie tussen verschillende batches en een grondige beoordeling van de productieprocessen onder de verwachte gebruiksomstandigheden zijn eveneens van groot belang.

Bij afgewerkte producten moeten het percentage van de ingekapselde API, de stabiliteit van de API en de lipiden, de afgiftesnelheid in vitro en de fysieke toestand van de API (bijvoorbeeld de vorming van neerslag voor doxorubicine) worden vastgesteld. Voor geconjugeerde formuleringen zijn attributen zoals de kwaliteit van PEG, het molecuulgewicht en de verdeling op het liposoomoppervlak van cruciaal belang. In het geval van oppervlakte-gecoate liposomen, zoals beschreven in sectie 3.2, beïnvloeden de dekkingdichtheid en dikte van de laag de cellulaire opname en het transport van nanodeeltjes door biologische matrices. De richtlijnen van de FDA bevelen aan dat de coatingdikte van nanomaterialen gedetailleerd moet worden beschreven in het dossier. De reflectiepaper van de Europese Geneesmiddelen Autoriteit (EMA) wijst erop dat de invloed van oppervlakte-modificaties op productstabiliteit, farmacokinetiek, biodistributie, biomoleculaire interacties en receptor-gemedieerde cellulaire interacties zorgvuldig moet worden overwogen.

Daarnaast moet het coatingmateriaal grondig worden gekarakteriseerd en gecontroleerd, inclusief de consistentie en reproduceerbaarheid, de heterogeniteit van de oppervlaktebedekking, de oriëntatie en de conformationele toestand van de ligand, de fysisch-chemische stabiliteit, voortijdige loslating en degradatie van de coating. Voor elke batch moet een uitgebreid testregime worden opgezet, in lijn met de hierboven beschreven parameters, om naleving van de kwaliteitsnormen te waarborgen. Wereldwijd stellen regelgevende instanties verschillende eisen aan de productie, kwaliteitscontrole en klinische evaluatie van liposomaal gebaseerde geneesmiddelen.

Kwaliteitscontrole richt zich op de evaluatie en het testen van grondstoffen, tussenproducten en eindproducten om ervoor te zorgen dat ze voldoen aan vooraf gedefinieerde specificaties. Liposomale geneesmiddelen ondergaan rigoureuze tests voor parameters zoals de grootteverdeling, zeta-potentiaal, geneesmiddelencapsulatie-efficiëntie en afgifteprofielen. De kwaliteitscontrole maakt vaak gebruik van geavanceerde analytische technieken, waaronder dynamische lichtverstrooiing (DLS) voor deeltjesgrootteanalyse, transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) voor structurele karakterisatie, en hoogpresterende vloeistofchromatografie (HPLC) voor geneesmiddelkwantificatie. Kwaliteitscontrole omvat ook microbiologische tests om de sterielheid te garanderen, vooral voor parenterale formuleringen. Consistentie tussen verschillende batches is van cruciaal belang, en robuuste kwaliteitscontrolesystemen helpen afwijkingen snel te detecteren en corrigerende maatregelen te nemen.

Naast de fysisch-chemische karakterisering is het van groot belang om nanodragersystemen in biologisch relevante omgevingen te evalueren. Fluorescentielabeling is een veelgebruikte benadering om nanodeeltjes in vitro en in vivo te volgen. Fluorescentietechnieken zijn ook aangepast voor fysisch-chemische karakterisering, waarbij de grootte wordt geschat via fluorescentiemicroscopie. Het is belangrijk te begrijpen dat de methoden die voor liposomen worden gebruikt, complex kunnen zijn, en dat iedere technologie zijn beperkingen heeft, zoals het onderscheid maken van multimodale deeltjespopulaties. Het gebruik van verschillende technieken, afhankelijk van de specifieke eigenschappen die men wil bestuderen, biedt een meer holistisch beeld van het product en verhoogt de kans op het bereiken van een consistent en effectief geneesmiddel.

Hoe de grootte van nanodeeltjes, oppervlakte-actieve stoffen en stabilisatoren de efficiëntie van nanodeeltjesproductie beïnvloeden

Bij de productie van nanodeeltjes zijn verschillende factoren van invloed op de efficiëntie van de encapsulatie, de grootte van de deeltjes en de stabiliteit van het eindproduct. Het gebruik van oppervlakte-actieve stoffen en stabilisatoren speelt een cruciale rol in dit proces, doordat ze de eigenschappen van de nanodeeltjes beïnvloeden, zoals hun grootte en de controle over de afgifte van de werkzame stoffen.

Emulsificatie is een veelgebruikte techniek waarbij zowel hydrofiele als lipofiele (vetoplosbare) stoffen in nanodeeltjes kunnen worden ingekapseld. Tijdens dit proces kan de coalescentie van nanodruppels optreden, vooral wanneer oplosmiddelen verdampen, wat invloed heeft op de grootte en stabiliteit van de nanodeeltjes. Het is mogelijk om de grootte van de nanodeeltjes tijdens het emulsificatieproces te regelen, wat de efficiëntie van de encapsulatie verhoogt. Het vereist echter een grote hoeveelheid water, en er bestaat het risico dat wateroplosbare stoffen kunnen lekken naar de externe fase. Ondanks deze uitdagingen biedt emulsificatie voordelen zoals het minimaal verstoren van fragiele actieve stoffen en een hoge laadcapaciteit.

De techniek van nanovervorming kan worden opgeschaald voor commercieel gebruik, waarbij de toevoeging van oppervlakte-actieve stoffen vaak nodig is om de stabiliteit van de colloïdale suspensie te waarborgen. Het gebruik van oppervlakte-actieve stoffen zorgt voor een uniforme grootte en een nauwe distributie van de deeltjes, wat gunstiger is dan andere methoden zoals oplosmiddelverdamping. Nanoprecipitatie is een andere veelgebruikte methode om polymeren te maken met een gemiddelde deeltjesgrootte van ongeveer 170 nm. Hierbij kunnen zowel nanodeeltjes (nanosferen) als nanocapsules worden geproduceerd. Nanosferen zijn deeltjes waarin de actieve stof is opgelost of gedispergeerd in de polymeren, terwijl nanocapsules ontstaan wanneer de actieve stof in een polymeeromhulsel wordt ingekapseld. Bij de productie van nanocapsules moet de moleculaire stof eerst worden opgelost in water, waarna het mengsel in een organische oplossing van polymeren wordt geëmmulgeerd.

De grootte van de nanodeeltjes kan ook worden gecontroleerd door de concentratie van de gebruikte surfactant en andere procesparameters zoals temperatuur en roersnelheid. Het gebruik van milde oplosmiddelen zoals ethanol, butanol of aceton wordt vaak gekozen om giftige resten van oplosmiddelen zoals methyleenchloride of chloroform te vermijden. Bovendien kunnen bepaalde technieken zoals het oplosmiddel-injectiemethode of oplosmiddelverdamping worden toegepast om de nanodeeltjes te vormen, afhankelijk van de oplosbaarheid van de werkzame stof.

In de oplosmiddel-injectiemethode worden de hydrofobe componenten opgelost in een organisch oplosmiddel dat mengbaar is met water, terwijl de hydrofiele componenten in de waterfase worden opgelost. Wanneer de organische fase in de waterfase wordt geïnjecteerd, leidt de diffusie van het oplosmiddel tot de vorming van nanodeeltjes. Dit proces maakt het mogelijk om de werkzame stof in zowel de water- als organische fase te verwerken, afhankelijk van de oplosbaarheid. In de oplosmiddelverdampingsmethode wordt het oplosmiddel verdampt, waardoor de nanodeeltjes worden gevormd, die vervolgens verder kunnen worden gevriesdroogd om hun stabiliteit te verhogen.

Bij al deze technieken is de keuze van het stabilisator- en oplosmiddeltype van groot belang voor het bepalen van de uiteindelijke deeltjesgrootte. De stabilisatoren helpen niet alleen de deeltjes te stabiliseren, maar kunnen ook de afgifte van de werkzame stof regelen. De toevoeging van cyclodextrinen (CD’s), bijvoorbeeld, kan de nadelen van het gebruik van surfactanten vermijden, waardoor de productie van niet-surfactant nanodeeltjes eenvoudiger wordt. De stabiliteit van de nanodeeltjes kan worden verbeterd door het gebruik van bepaalde polyelectrolyten, maar dit kan leiden tot uitdagingen bij het opschalen van het productieproces, omdat het moeilijker kan zijn om de juiste balans tussen de moleculaire lading en de concentratie van de polyelectrolyt te vinden.

Naast de hierboven beschreven technieken zijn er andere geavanceerde benaderingen zoals elektrosprayen en nanospuitdrogen, die ook voordelen bieden voor de productie van nanodeeltjes. Elektrosprayen is een techniek waarmee kleine nanodeeltjes met hoge stabiliteit kunnen worden geproduceerd, hoewel het risico op moleculaire degradatie door de stress tijdens het proces moet worden beheerd. Nanospuitdrogen maakt het mogelijk om de vorm en grootte van de nanodeeltjes te controleren, maar deze techniek is vaak beperkt tot kleinschalige productie.

Het is belangrijk te begrijpen dat de controle over de grootte van de nanodeeltjes en de encapsulatie-efficiëntie van cruciaal belang is voor de uiteindelijke effectiviteit van de nanomedicijnen. Naast het kiezen van de juiste productiemethode, moeten andere factoren zoals de oplosbaarheid van de actieve stoffen, de keuze van stabilisatoren en de controle over de procesomstandigheden zorgvuldig worden overwogen om een optimaal resultaat te behalen.

Hoe de erfenis van witte suprematie het Amerikaanse recht en de samenleving blijft achtervolgen
Hoe werkt geheimhouding en misleiding in ondergrondse mijnen?
Hoe werkt een kernreactor werkelijk en waarom zijn vertraagde neutronen cruciaal?
Hoe was het dagelijks leven vroeger?
Waarom was Young Wild West een bedreiging voor de gevestigde orde in de Frontier?