Electrospraying of Micro/Nano Particles for Protein Drug Delivery

The control of the surface energy by electrohydrodynamic force provides electrospraying with various potential advantages such as simple particle size control, mono-dispersity, high recovery, and mild processing conditions. The advantages are quite helpful to improve the stability of protein drug and control its release. Herein, the nano-encapsulation of protein drugs using electrospraying was investigated. Albumin as a model protein was processed using uniaxial and co-axial electrospraying, and chitosan, polycaporlactone (PCL), and poly (ethylene glycol) (PEG) were used as encapsulation materials. The major processing parameters such as the conductivity of spraying liquids, flow rate, the distance of electrical potential gradient, etc were measured to obtain the maximum efficiency. In the chitosan systems, mean particles size decreases as flow rate and the distance between nozzle and the collecting part decreases. In the uniaxial technique of the PCL systems, mean particles size decreases as flow rate decreases. In the coaxial technique of the PCL systems, it was found that the particles size gets larger under the application of the higher ratio of inner-to-outer liquid flow rates. The primary particles formed out of an electrospraying nozzle showed narrow particle size distribution, but once they arrived to the collecting part, aggregation behavior was observed obviously. Efficient nano-encapsulation of albumin with PCL, PEG, and chitosan was conveniently achieved using electrospraying at above 12 kV.

단백질 약물 전달을 위한 마이크로/나노 입자의 전기분무 제조법

전기분무에서의 전기유체 역학적 힘에 의한 표면 에너지의 조절은 간단한 입자 크기 조절, 단분산성, 높은 회수율, 그리고 약한 가공조건과 같은 이점을 제공할 수 있다. 이러한 이점은 단백질 약물전달체 제조에 적절할 것으로 예상되어, 본 연구에서 전기분무법을 이용하여 단백질 약물의 나노포집을 시도하였다. 모델 단백질인 알부민을 단축 혹은 동축 전기분무로 가공하였고 키토산, 폴리카플로락톤(PCL), 폴리 (에틸렌 글리콜) (PEG) 등이 포집물질로 사용되었다. 효율을 최대로 높이기 위해 분무액의 전기전도도, 유속, 전기포텐셜 구배의 거리 등과 같은 가공변수들이 조사되었다. 키토산 시스템에서 입자크기에 대한 공정 변수의 영향은 유속이 늦어질수록, 노즐과 집적부 사이의 거리가 가까울수록 입자 크기가 감소하는 것을 알 수 있었다. PCL 시스템에서는 단축 전기분무의 경우 유속이 늦어질수록, 동축 전기분무의 경우 내부와 외부 물질의 유속비가 클수록 입자 크기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전기분무 노즐에서 생성된 초기 입자들은 좁은 입자 크기 분포를 보였으나, 그것들이 집적부에 도달했을 때 입자들이 응집되는 경향이 있었다. 이러한 전기분무법에서 PCL, PEG, 키토산을 사용한 알부민의 효과적인 나노 포집은 12 kV 이상에서 성공적으로 이루어졌다.