pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2024-13-3-1877pharmjournal-1891Research ArticleФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯPHARMACEUTICAL TECHNOLOGYРазработка технологии получения медицинской терапевтической биодеградируемой системы в виде полимерных микроигл для доставки белковых препаратовDesign of scalable manufacturing process for the production of biodegradable polymeric microneedles for protein transdermal drug deliveryhttps://orcid.org/0000-0002-1597-6992ЗолотареваМ. С.ZolotarevaM. S.

119571, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 86

86, prospekt Vernadskogo, Moscow, 119571

mariya.zolotareva2014@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4095-8363ЧуриковВ. В.ChurikovV. V.

119571, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 86

86, prospekt Vernadskogo, Moscow, 119571

https://orcid.org/0000-0002-1603-143XПановА. В.PanovA. V.

119571, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 86

86, prospekt Vernadskogo, Moscow, 119571

https://orcid.org/0000-0003-2610-8493КедикС. А.KedikS. A.

119571, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 86; 121353, г. Москва, Сколковское шоссе, д. 21, офис 1

86, prospekt Vernadskogo, Moscow, 119571;21/1, Skolkovskoye highway, Moscow, 121353

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА)РоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА); Акционерное общество «Институт фармацевтических технологий» (АО «ИФТ»)РоссияMIREA – Russian Technological University; Joint Stock Company "Institute of Pharmaceutical Technologies"Russian Federation2024060820241337584Copyright © Золотарева М.С., Чуриков В.В., Панов А.В., Кедик С.А., 20242024Золотарева М.С., Чуриков В.В., Панов А.В., Кедик С.А.Zolotareva M.S., Churikov V.V., Panov A.V., Kedik S.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1891Введение

Введение. Растворяющиеся полимерные микроиглы являются перспективной системой доставки лекарственных препаратов, в частности вакцин. Однако до сих пор существуют проблемы при разработке оптимальной масштабируемой технологии их изготовления.

Цель

Цель. Разработать масштабируемую технологию изготовления полимерных растворяющихся микроигл, которая позволит максимально сохранить белковые препараты в производственном процессе.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для изготовления микроигл использовался метод отлива из растворителя в мастер-формы из полиэтилентерефталата со сквозными микрополостями конической формы. В качестве материала микроигл использовался водный раствор, содержащий 20 % масс. об. пуллулана и 3 % масс. об. поливинилового спирта. В качестве модельного белка использовался препарат человеческого сывороточного альбумина.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. В ходе работы были подобраны оптимальные режимы заполнения мастер-формы и сушки микроигл, позволяющие максимально сохранить белковый препарат в составе микроигл в процессе производства.

Заключение

Заключение. Разработанная технология изготовления полимерных растворяющихся микроигл может быть масштабирована, так как не содержит лимитирующих стадий производства, и использоваться для производства систем доставки вакцин.

Introduction

Introduction. Dissolving polymeric microneedles are attractive drug delivery system especially for vaccine delivery. Still there are a lot of obstacles in developing scalable manufacturing process of them.

Aim

Aim. To develop a scalable manufacturing process for producing polymeric dissolving microneedles, which can enable keeping protein activity during manufacturing process.

Materials and methods

Materials and methods. Microneedles were produced from aqua solution of 20 % w.v. pullulan and 3 % w.v. polyvinyl alcohol by casting in hollow negative polyethylene terephthalate mold. Human serum albumin was chosen as a model protein for this investigation.

Results and discussion

Results and discussion. There were chosen the mode of mold filling and microneedle drying process, which can guarantee keeping of protein activity during manufacturing process.

Conclusion

Conclusion. The designed technology can be easily scaled up and used for producing vaccine drug delivery systems, because it doesn’t contain any restraining processes.

полимерные микроиглырастворяющиеся микроиглыпластырь с микроигламисистема доставкибелковые препаратытехнология получениячеловеческий сывороточный альбуминpolymeric microneedlesdissolving microneedlesmicroneedle patchdrug deliveryprotein deliverymanufacturing processhuman serum albuminReferencesKulkarni D., Gadade D., Chapaitkar N., Shelke S., Pekamwar S., Aher R., Ahire A., Avhale M., Badgule R., Bansode R., Bobade B. Polymeric microneedles: an emerging paradigm for advanced biomedical applications. Scientia Pharmaceutica. 2023;91(2):27. DOI: 10.3390/scipharm91020027.Kulkarni D., Gadade D., Chapaitkar N., Shelke S., Pekamwar S., Aher R., Ahire A., Avhale M., Badgule R., Bansode R., Bobade B. Polymeric microneedles: an emerging paradigm for advanced biomedical applications. Scientia Pharmaceutica. 2023;91(2):27. DOI: 10.3390/scipharm91020027.Nguyen H. X., Nguyen C. N. Microneedle-mediated transdermal delivery of biopharmaceuticals. Pharmaceutics. 2023;15(1):277. DOI: 10.3390/pharmaceutics15010277.Nguyen H. X., Nguyen C. N. Microneedle-mediated transdermal delivery of biopharmaceuticals. Pharmaceutics. 2023;15(1):277. DOI: 10.3390/pharmaceutics15010277.Phoka T., Thanuthanakhun N., Visitchanakun P., Dueanphen N., Wanichwecharungruang N., Leelahavanichkul A., Palaga T., Ruxrungtham K., Wanichwecharungruang S. Detachable-dissolvable-microneedle as a potent subunit vaccine delivery device that requires no cold-chain. Vaccine: X. 2023;15:100398. DOI: 10.1016/j.jvacx.2023.100398.Phoka T., Thanuthanakhun N., Visitchanakun P., Dueanphen N., Wanichwecharungruang N., Leelahavanichkul A., Palaga T., Ruxrungtham K., Wanichwecharungruang S. Detachable-dissolvable-microneedle as a potent subunit vaccine delivery device that requires no cold-chain. Vaccine: X. 2023;15:100398. DOI: 10.1016/j.jvacx.2023.100398.Vander Straeten A., Sarmadi M., Daristotle J. L., Kanelli M., Tostanoski L. H., Collins J., Pardeshi A., Han J., Varshney D., Eshaghi B., Garcia J., Forster T. A., Li G., Menon N., Pyon S. L., Zhang L., Jacob-Dolan C., Powers O. C., Hall K., Alsaiari S. K., Wolf M., Tibbitt M. W., Farra R., Barouch D. H., Langer R., Jaklenec A. A microneedle vaccine printer for thermostable COVID-19 mRNA vaccines. Nature Biotechnology. 2024;42(3):510–517. DOI: 10.1038/s41587-023-01774-z.Vander Straeten A., Sarmadi M., Daristotle J. L., Kanelli M., Tostanoski L. H., Collins J., Pardeshi A., Han J., Varshney D., Eshaghi B., Garcia J., Forster T. A., Li G., Menon N., Pyon S. L., Zhang L., Jacob-Dolan C., Powers O. C., Hall K., Alsaiari S. K., Wolf M., Tibbitt M. W., Farra R., Barouch D. H., Langer R., Jaklenec A. A microneedle vaccine printer for thermostable COVID-19 mRNA vaccines. Nature Biotechnology. 2024;42(3):510–517. DOI: 10.1038/s41587-023-01774-z.Feng Y.-X., Hu H., Wong Y.-Y., Yao X., He M.-L. Microneedles: an emerging vaccine delivery tool and a prospective solution to the challenges of SARS-CoV-2 mass vaccination. Pharmaceutics. 2023;15(5):1349. DOI: 10.3390/pharmaceutics15051349.Feng Y.-X., Hu H., Wong Y.-Y., Yao X., He M.-L. Microneedles: an emerging vaccine delivery tool and a prospective solution to the challenges of SARS-CoV-2 mass vaccination. Pharmaceutics. 2023;15(5):1349. DOI: 10.3390/pharmaceutics15051349.Lee I.-C., Lin W.-M., Shu J.-C., Tsai S.-W., Chen C.-H., Tsai M.-T. Formulation of two-layer dissolving polymeric microneedle patches for insulin transdermal delivery in diabetic mice. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2017;105(1):84–93. DOI: 10.1002/jbm.a.35869.Lee I.-C., Lin W.-M., Shu J.-C., Tsai S.-W., Chen C.-H., Tsai M.-T. Formulation of two-layer dissolving polymeric microneedle patches for insulin transdermal delivery in diabetic mice. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2017;105(1):84–93. DOI: 10.1002/jbm.a.35869.Chen H., Wu B., Zhang M., Yang P., Yang B., Qin W., Wang Q., Wen X., Chen M., Quan G., Pan X., Wu C. A novel scalable fabrication process for the production of dissolving microneedle arrays. Drug Delivery and Translational Research. 2019;9(1):240–248. DOI: 10.1007/s13346-018-00593-z.Chen H., Wu B., Zhang M., Yang P., Yang B., Qin W., Wang Q., Wen X., Chen M., Quan G., Pan X., Wu C. A novel scalable fabrication process for the production of dissolving microneedle arrays. Drug Delivery and Translational Research. 2019;9(1):240–248. DOI: 10.1007/s13346-018-00593-z.Zolotareva M. S., Kedik S. A., Kobysh A. N., Kondratenko V. S., Panov A. V., Shygapov A. E. Laser producing of microcavities for manufacturing dissolving polymeric microneedles. Instruments. 2022;4:37–41. (In Russ.)Zolotareva M. S., Kedik S. A., Kobysh A. N., Kondratenko V. S., Panov A. V., Shygapov A. E. Laser producing of microcavities for manufacturing dissolving polymeric microneedles. Instruments. 2022;4:37–41. (In Russ.)Pignataro M. F., Herrera M. G., Dodero V. I. Evaluation of peptide/protein self-assembly and aggregation by spectroscopic methods. Molecules. 2020;25(20):4854. DOI: 10.3390/molecules25204854.Pignataro M. F., Herrera M. G., Dodero V. I. Evaluation of peptide/protein self-assembly and aggregation by spectroscopic methods. Molecules. 2020;25(20):4854. DOI: 10.3390/molecules25204854.McCrudden M. T. C., Alkilani A. Z., Courtenay A. J., McCrudden C. M., McCloskey B., Walker C., Alshraiedeh N., Lutton R. E. M., Gilmore B. F., Woolfson A. D., Donnelly R. F. Considerations in the sterile manufacture of polymeric microneedle arrays. Drug Delivery and Translational Research. 2015;5:3–14. DOI: 10.1007/s13346-014-0211-1.McCrudden M. T. C., Alkilani A. Z., Courtenay A. J., McCrudden C. M., McCloskey B., Walker C., Alshraiedeh N., Lutton R. E. M., Gilmore B. F., Woolfson A. D., Donnelly R. F. Considerations in the sterile manufacture of polymeric microneedle arrays. Drug Delivery and Translational Research. 2015;5:3–14. DOI: 10.1007/s13346-014-0211-1.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.