Amorft mesoporöst kisel har tack vare sin icke-cytotoxiska och porösa natur funnit intresse inom flera medicinska områden under de senaste åren. Den höga ytarean kombinerad med den ordnade strukturen tillåter höga nivåer av farmaceutiska ingredienser att lastas och effektivt transporteras ut i blodomloppet genom flera vägar, där lung-vägen har identifierats som en av de mest lovande. 

Tidigare studier har visat att aktiva farmaceutiska ingredienser friges helt från porerna inom loppet av minuter medan upplösningen av kiselpartikeln tar flera timmar. Målet med denna studie är därmed att studera upplösningen av mesoporöst kisel och identifiera vilka parametrar som kontrollerar dess hastighet. 

Denna uppsats har visat att möjligheterna för modifikationer till kalcineringssteget i Nanologicas produktion är kraftigt begränsade och har minimal effekt på både strukturen och upplösningshastigheten hos deras partiklar. Kalcinering har visats ha en mer betydande effekt på andra partiklar producerade med hjälp av en mall (templated particles) vilket pekar mot att den nanosolsyntes som utnyttjas av Nanologica resulterar i fysiskt mer hållbara partiklar med högre motstandskraft mot olika processförhållanden. Jämförelse med kommersiella partiklar har visat ett linjärt samband mellan ytarea och upplösningshastighet. Detta samband har vidare undersökts genom modifikationer till Nanologicas tillverkningsprocess för att producera partiklar med högre ytarea. Upplösningsmätningar på motsvarandem, högre ytarea partiklar resulterade i tydliga systematiska förbättringar till upplösningshastigheten. En, till kalcinering, alternativ metod för att avlägsna gelstabilisatorn från partiklarna undersöktes även. Denna lösningsmedelsextraktion visades resultera i partikar med högre ytarea än vad som är anskaffningsbart via kalcinering. Vidare öppnade dessa resultat även upp för ett alternativt sätt att producera partiklar med hög potential för miljömässiga och ekonomiska förbättringar jämfört med den nuvarande processen.

Amorphous mesoporous silica has gained interest in many medical applications as a means of transporting and accurately delivering medicine inside the body thanks to its non-cytotoxic and porous nature. The high surface areas and ordered nature of the particles allow for high drug loading levels and efficient drug delivery through multiple routes, of which the pulmonary route has been shown to be the most promising. 

Previous studies have shown that the release of active pharmaceutical ingredients from the pores of mesoporous silica occurs in a matter of minutes, while complete dissolution of the particles occurs over multiple hours. This project therefore intends to study the dissolution rate, and the affecting parameters, of mesoporous silica in order to achieve a faster dissolution rate. 

This master’s thesis has shown that the possibility for modifications to the calcination step in Nanologica’s production is limited and has minimal effect on both the structure and dissolution rate of their particles. Calcination was shown to have a more significant effect on other particles which were presumably produced through templating, pointing towards the nanosol-derived silica produced by Nanologica being more physically stable and resilient to different process conditions. Comparison with other commercial particles have revealed a linear correlation between surface area and dissolution rate which was investigated further through modification to the Nanologica production process to afford higher surface area in-house produced particles. Dissolution measurements on higher surface area analogues of Nanologica’s current particle resulted in a clear and systematic improvement on the dissolution rate. An alternative method to calcination for removing the gelation stabilizer from the mesoporous particles was also studied. This solvent extraction approach was demonstrated to result in higher surface area particles than obtainable via calcination, opening up a potential new path for production, with a high potential enhanced dissolution, as well as environmental and economic gains.