ČASOPIS ČESKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI A SLOVENSKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI

Čes. slov. farm. 2021, 70(5):155-163 | DOI: 10.5817/CSF2021-5-155

Využití droplet-based mikrofluidních technik při přípravě mikročástic

Martina Naiserová1, Jakub Vysloužil1,*, Kateřina Kubová1, Martina Holická1, David Vetchý1, Josef Mašek2, Eliška Mašková2
1 Masarykova Univerzita, Farmaceutická fakulta, Ústav farmaceutické technologie, Brno
2 Výzkumný ústav veterinárního lékařství, Brno, Oddělení farmakologie a toxikologie

Mikročástice jsou široce používány v nesčetných oblastech průmyslu, jako jsou farmaceutika, potraviny, kosmetika a další. Ve srovnání s tradičními metodami pro syntézu mikročástic poskytují mikrofluidní techniky výkonné platformy pro vytváření vysoce kontrolovatelných kapek emulze jako šablon pro výrobu uniformních mikročástic s pokročilými strukturami a funkcemi. Mikrofluidní techniky mohou generovat kapky emulze s přesně řízenou velikostí, tvarem a složením. Přesnější proces přípravy je účinným nástroj ke kontrole profilu uvolňování léčiva a přináší také snadno dostupnou reprodukovatelnost. Článek poskytuje informace o základních nastaveních droplet-based techniky a příklady typů mikročástic připravitelných touto metodou.

Klíčová slova: mikročástice; mikrofluidní technika; metoda odpaření rozpouštědla; PDMS; mikrokanálky

Use of droplet-based microfluidic techniques in the preparation of microparticles

Microparticles are widely used in myriad fields such as pharmaceuticals, foods, cosmetics, and other industrial fields. Compared with traditional methods for synthesizing microparticles, microfluidic techniques provide very powerful platforms for creating highly controllable emulsion droplets as templates for fabricating uniform microparticles with advanced structures and functions. Microfluidic techniques can generate emulsion droplets with precisely controlled size, shape, and composition. A more precise preparation process brings an effective tool to control the release profile of the drug and introduces an easily accessible reproducibility. The paper gives information about basic droplet-based set-ups and examples of attainable microparticle types preparable by this method.

Keywords: microparticles; microfluidic technique; solvent evaporation method; PDMS; microchannels

Vloženo: 20. červenec 2021; Přijato: 1. září 2021; Zveřejněno: 1. květen 2021  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Naiserová M, Vysloužil J, Kubová K, Holická M, Vetchý D, Mašek J, Mašková E. Využití droplet-based mikrofluidních technik při přípravě mikročástic. Čes. slov. farm. 2021;70(5):155-163. doi: 10.5817/CSF2021-5-155.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Pihl J., Karlsson M., Chiu D. T. Microfluidic technologies in drug discovery. Drug Discov. Today 2005; 10, 1377- 1383. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Seemann R., Brinkmann M., Pfohl T., Herminghaus S. Droplet based microfluidics. Rep. Prog. Phys. 2001; 75, 016601. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    3. Grym J.; Foret F. Mikrofluidika: Nový způsob úpravy a vnášení vzorku pro hmotnostní spektrometrii. Chem. Listy 2005; 99, 915-921.
    4. Minteer S. D. (ed.). Microfluidic techniques: reviews and protocols. Springer Science & Business Media 2006.
    5. Šnejdrová E., Dittrich M. Poly (alpha;-hydroxyacids) as Drug Carriers. Chem. Listy 2011; 105, 27-33.
    6. Cai Y., Wei L., Ma L., Huang X., Tao A., Liu Z., Yuan W. Long-acting preparations of exenatide. Drug Des. Devel. Ther. 2013; 7, 963-970. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Mohamed F., van Der Walle C. F. Engineering biodegradable polyester particles with specific drug targeting and drug release properties. J. Pharm. Sci. 2008; 97, 71-87. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Gaumet M., Gurny R., Delie F. Localization and quantification of biodegradable particles in an intestinal cell model: the influence of particle size. Eur. J. Pharm. Sci. 2009; 36, 465-473. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    9. Gasparini G., Kosvintsev S. R., Stillwell M. T. Preparation and characterization of PLGA particles for subcutaneous controlled drug release by membrane emulsification. Colloids Surf. B 2008; 61, 199-207. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. Vasiliauskas R., Liu D., Cito S., Zhang H., Shahbazi M. A., Sikanen, T. Simple microfluidic approach to fabricate monodisperse hollow microparticles for multidrug delivery. ACS Appl. Mater. 2015; 7, 14822-14832. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    11. Bajerová M., Dvořáčková K., Gajdziok J., Masteiková R., Rabišková M. Metody přípravy mikročástic ve farmaceutické technologii. Čes. slov. Farm. 2009; 58, 191-199.
    12. Klusoň P., Stavárek P., Hejda S., Pěnkavová V., Bendová M., Vychodilová H. Mikroreaktory a mikrofluidní reaktory pro syntézu speciálních chemikálií. Chem. Listy 2016; 110, 892-899.
    13. Teh S. Y., Lin R., Hung L. H., Lee A. P. Droplet microfluidics. Lab. Chip. 2008; 8, 198-220. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Fontana F., Ferreira M. P. A., Correia A., Hirvonen J., Santos H. A. Microfluidics as a cutting-edge technique for drug delivery applications. J Drug Deliv Sci Technol. 2016; 34, 76-87. Přejít k původnímu zdroji...
    15. Xu J. H., Li S. W., Tan J., Wang Y. J., Luo G. S. Controllable preparation of monodisperse O/W and W/O emulsions in the same microfluidic device. Langmuir 2006; 22, 7943-7946. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    16. Vladislavjevic G. T., Khalid N., Neves M. A., Kuroiwa T., Nakajima M., Uemura K. Industrial lab-on-a-chip: design, applications and scale-up for drug discovery and delivery. Adv. Drug Deliv. Rev. 2013; 65, 1626-1663. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. Ward T., Faivre M., Manouk A., Stone H. A. Microfluidic flow focusing: Drop size and scaling in pressure versus flow-rate-driven pumping. Electrophoresis 2005; 26, 3716-3724. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Bashir S., Rees J. M., Zimmerman W. B. Simulations of microfluidic droplet formation using the two-phase level set method. Chem. Eng. Sci. 2011; 66, 4733-4741. Přejít k původnímu zdroji...
    19. Utada A. S., Fernandez-Nieves A., Stone H. A., Weitz D. A. Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams. Phys. Rev. Lett. 2007; 99, 094502. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. Zhao C. X. Multiphase flow microfluidics for the production of single or multiple emulsions for drug delivery. Adv. Drug Deliv. Rev. 2013; 65(11), 1420-1446. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    21. Garstecki P., Fuersteman M. J., Stone H. A., Whitesides G. M. Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction - scaling and mechanism of break-up. Lab. Chip. 2006; 6, 437-446. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    22. Zhao C. X., Middelberger A. P. J. Two-phase microfluidic flows. Chem. Eng. Sci. 2011; 66, 1394-1411. Přejít k původnímu zdroji...
    23. Hoa P. C., Yap Y. F., Nguyen N. T., Chee-Kiong Ch. J. Thermally mediated droplet formation at a microfluidic T-junction. Micro Nanosyst. 2011; 3, 65-75. Přejít k původnímu zdroji...
    24. Husny J., Cooper-White J. J. The effect of elasticity on drop creation in T-shaped microchannels. J. Nonnewton Fluid Mech. 2006; 137, 121-136. Přejít k původnímu zdroji...
    25. Gu Z., Liow J. L. Microdroplet formation in a T-junction with xanthan gum solutions. Chemeca 2011: Engineering a Better World: Sydney Hilton Hotel, NSW, Australia 18-21 September 2011; 1442.
    26. Weinmeister R., Freeman E., Eperon I. C., Stuart A. M., Hudson A. J. Single-Fluorophore Detection in Femtoliter Droplets Generated by Flow Focusing. ACS Nano. 2015; 9, 9718-9730. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Chen X., Glawdel T., Cui N., Ren C. L. Model of droplet generation in flow focusing generators operating in the squeezing regime. MICROFLUID NANOFLUID 2015; 18, 1341-1353. Přejít k původnímu zdroji...
    28. Gañán-Calvo A. M., Montanero J. M., Martín-Banderas L., Flores-Mosquera M. Building functional ma terials for health care and pharmacy from microfluidic principles and flow focusing. Adv. Drug Deliv. Rev. 2013; 65, 1447-1469. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    29. Zhang M., Wang W., Xie R., Ju X., Liu Z., Jiang L., Chu L. Controllable microfluidic strategies for fabricating microparticles using emulsions as templates. Particuology 2016; 24, 18-31. Přejít k původnímu zdroji...
    30. Vysloužil J., Dvořáčková K., Kejdušová M., Rabišková M. Příprava léčivých mikročástic metodou odpařování rozpouštědla. Chem. Listy 2013; 107, 16-23.
    31. Vysloužil J., Doležel P., Kejdušová M., Košťál V., Beneš L., Dvořáčková K. Long-term controlled release of PLGA microparticles containing antidepressant mirtazapine. Pharm. Dev. Technol. 2016; 21, 214-221. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Chu L. Y., Utada A. S., Shah R. K., Kim J. W., Weitz D. A. Controllable monodisperse multiple emulsions. Angewandte Chemie 2007; 119, 9128-9132. Přejít k původnímu zdroji...
    33. Hood R. R., Wyderko T., Devoe D. L. Programmable digital droplet microfluidics using a multibarrel capillary bundle. Sens. Actuators B Chem. 2015; 220, 992-999. Přejít k původnímu zdroji...
    34. Kim C. M., Park S. J., Kim G. M. Applications of PLGA microcarriers prepared using geometrically passive breakup on microfluidic chip. Int. J. Precis. Eng. Manuf. 2015; 16, 2545-2551. Přejít k původnímu zdroji...
    35. Sugiura S., Nakajima M., Tong J., Nabetani H., Seki M. Preparation of monodispersed solid lipid microspheres using a microchannel emulsification technique. J. Colloid Interface Sci. 2000; 227, 95-103. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    36. Shah R. K., Kim J. W., Agresti J. J., Weitz D. A., Chu L. Y. Fabrication of monodisperse thermosensitive microgels and gel capsules in microfluidic devices. Soft Matter. 2008; 4, 2303-2309. Přejít k původnímu zdroji...
    37. Hwang M. Y., Kim S. G., Lee H. S., Muller S. J. Generation and characterization of monodisperse deformable alginate and pNIPAM microparticles with a wide range of shear moduli. Soft Matter. 2017; 13, 5785-5794. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    38. Xu Q., Hashimoto M., Dang T. T., Hoare T., Kohane D. S., Whitesides G. M., Anderson D. G. Preparation of monodisperse biodegradable polymer microparticles using a microfluidic flow-focusing device for controlled drug delivery. Small 2009; 5, 1575-1581. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    39. Guo R., Sun X. T., Zhang Y., Wang D. N., Yang C. G., Xu, Z. R. Three-dimensional poly (lactic-co-glycolic acid)/ silica colloidal crystal microparticles for sustained drug release and visualized monitoring. J. Colloid Interface Sci. 2018; 530, 465-472. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    40. Liu S., Deng R., Li W., Zhu J. Polymer microparticles with controllable surface textures generated through interfacial instabilities of emulsion droplets. Adv. Funct. Mater. 2012; 22, 1692-1697. Přejít k původnímu zdroji...
    41. Dendukuri D., Doyle P. S. The synthesis and assembly of polymeric microparticles using microfluidics. Adv. Mater. 2009; 21, 4071-4086. Přejít k původnímu zdroji...
    42. Dendukuri D., Tsoi K., Hatton T. A., Doyle P. S. Controlled synthesis of nonspherical microparticles using microfluidics. Langmuir 2005; 21, 2113-2116. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    43. Xu S., Nie Z., Seo M., Lewis P., Kumacheva E., Stone H. A., Whitesides G. M. Generation of monodisperse particles by using microfluidics: control over size, shape, and composition. Angewandte Chemie 2005; 117, 734-738. Přejít k původnímu zdroji...
    44. Nisisako T., Torii T. Formation of Biphasic Janus Droplets in a Microfabricated Channel for the Synthesis of Shape- Controlled Polymer Microparticles. Advanced materials 2007; 19, 1489-1493. Přejít k původnímu zdroji...
    45. Wang W., Zhang M. J., Xie R., Ju X. J., Yang C., Mou C. L., Chu L. Y. Hole-shell microparticles from controllably evolved double emulsions. Angew. Chem. Int. Ed. 2013; 52, 8084-8087. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    46. Yánez-Sedeño P., Campuzano S., Pingarrón J. M. Janus particles for (bio) sensing. Appl. Mater. Today 2017; 9, 276-288. Přejít k původnímu zdroji...
    47. Nie Z., Li W., Seo M., Xu S., Kumacheva E. Janus and ternary particles generated by microfluidic synthesis: design, synthesis, and self-assembly. J. Am. Chem. Soc. 2006; 128, 9408-9412. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    48. Rahmani S., Park T. H., Dishman A. F., Lahann J. Multimodal delivery of irinotecan from microparticles with two distinct compartments. J. Control. Rel. 2013; 172, 239-245. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    49. Mou C. L., Ju X. J., Zhang L., Xie R., Wang W., Deng N. N., Chu L. Y. Monodisperse and fast-responsive poly (N-isopropyl acrylamide) microgels with opencelled porous structure. Langmuir 2014; 30, 1455- 1464. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    50. Gong X., Wen W., Sheng P. Microfluidic fabrication of porous polymer microspheres: dual reactions in single droplets. Langmuir 2009; 25, 7072-7077. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    51. Misra A. C., Lahann J. Progress of Multicompartmental Particles for Medical Applications. Adv. Healthc. Mater. 2018; 7, 1701319. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    52. Khan I. U., Stolch L., Serra C. A., Anton N., Akasov R., Vandamme T. F. Microfluidic conceived pH sensitive core-shell particles for dual drug delivery. Int. J. Pharm. 2015; 478, 78-87. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    53. Lee W. L., Guo W. M., Ho V. H., Saha A., Chong H. C., Tan N. S., Loo S. C. J. Delivery of doxorubicin and paclitaxel from double-layered microparticles: The effects of layer thickness and dual-drug vs. Single-drug loading. Acta Biomater. 2015; 27, 53-65. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...

    Zpět na obsah


    Česká a slovenská farmacie

    Vážená paní, pane,
    upozorňujeme Vás, že webové stránky, na které hodláte vstoupit, nejsou určeny široké veřejnosti, neboť obsahují odborné informace o léčivých přípravcích, včetně reklamních sdělení, vztahující se k léčivým přípravkům. Tyto informace a sdělení jsou určena výhradně odborníkům dle §2a zákona č.40/1995 Sb., tedy osobám oprávněným léčivé přípravky předepisovat nebo vydávat (dále jen odborník).
    Vezměte v potaz, že nejste-li odborník, vystavujete se riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob, pokud byste získané informace nesprávně pochopil(a) či interpretoval(a), a to zejména reklamní sdělení, která mohou být součástí těchto stránek, či je využil(a) pro stanovení vlastní diagnózy nebo léčebného postupu, ať už ve vztahu k sobě osobně nebo ve vztahu k dalším osobám.

    Prohlašuji:

    1. že jsem se s výše uvedeným poučením seznámil(a),
    2. že jsem odborníkem ve smyslu zákona č.40/1995 Sb. o regulaci reklamy v platném znění a jsem si vědom(a) rizik, kterým by se jiná osoba než odborník vstupem na tyto stránky vystavovala.

    Ne
    Ano

    Pokud vaše prohlášení není pravdivé, upozorňujeme Vás,
    že se vystavujete riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob.