لقاح مغلّف نانويًا يُعطى داخل الأنف ضد S. Pneumoniae باستخدام الموجات فوق الصوتية

تُعد حوامل الأدوية القائمة على الجسيمات النانوية تقنية متطورة تتيح صياغة أنظمة لإيصال اللقاحات توفر معدل حماية مرتفعًا ضد أمراض مختلفة. ويُعد الاستحلاب والتغليف بالموجات فوق الصوتية طريقة عالية الكفاءة لتحضير حوامل أدوية محمّلة ذات بنية نانوية، مثل الجسيمات النانوية، والجسيمات النانوية الدهنية الصلبة، وحوامل الأدوية البوليمرية، والليبوسومات.

ميزة لقاحات S. pneumoniae المغلّفة في جسيمات نانوية

حدّد Mott وآخرون (2013) فعالية إعطاء تركيبة لقاح قائمة على جسيمات نانوية من حمض اللاكتيك المشترك مع حمض الغليكوليك بحجم 234 ± 87.5nm داخل الأنف في إرساء الحماية ضد عدوى تنفسية تجريبية بالمكورات الرئوية. وظلت الجسيمات النانوية التي تغلّف بكتيريا Streptococcus pneumoniae المقتولة حراريًا (NP-HKSP) في الرئتين لمدة 11 يومًا بعد الإعطاء الأنفي، مقارنة بالجسيمات النانوية الفارغة. وأنتج التحصين باستخدام NP-HKSP مقاومة ملحوظة ضد عدوى S. pneumoniae مقارنة بإعطاء HKSP وحدها. وارتبطت زيادة الحماية بزيادة ملحوظة في استجابة سيتوكين IFN-c النوعية للمستضد والمرتبطة بخلايا Th1، التي تُحدثها الخلايا اللمفاوية الرئوية. وتثبت هذه الدراسة فعالية التقنية القائمة على الجسيمات النانوية بوصفها نهجًا غير باضع وموجّهًا للتحصين الأنفي الرئوي ضد العدوى الرئوية.

بروتوكول تحضير الجسيمات النانوية بالموجات فوق الصوتية

التحلل بالموجات فوق الصوتية

1×10⁶ جسيمات نانوية تغلّف بكتيريا مقتولة حراريًا من نوع Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) خضعت للتحلل بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية في 200µl من محلول ملحي منظّم بالفوسفات (PBS)، وأُذيب 70 mg من حمض اللاكتيك المشترك مع حمض الغليكوليك (PLGA) في 1 ml من أسيتات الإيثيل. ومُزج هذان المحلولان وخُلطا دواميًا بأقصى سرعة لمدة 1 min لتكوين مستحلب أولي من الماء في الزيت.

التغليف بالموجات فوق الصوتية

طريقة المستحلب المزدوج: مُزج المستحلب الأولي بعد ذلك مع 3 ml من محلول كحول البولي فينيل (PVA) بتركيز 1 %. وخضع هذا المحلول للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام معالج بالموجات فوق الصوتية UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH، ألمانيا) بسعة اهتزاز 40 % لمدة 2 min في الوضع المستمر (دورة 100%)، داخل قارورة زجاجية نظيفة مغمورة في الثلج لتبديد الحرارة، لتحضير جسيمات PLGA النانوية التي تغلّف HKSP. وخُفّف المحلول بعد ذلك إلى 20ml باستخدام ماء معقّم بالأوتوكلاف (معقّم بالترشيح عبر مرشح 0.22µ)، وحُرّك لمدة 1 h في درجة حرارة الغرفة تحت تفريغ خفيف لتبخير أسيتات الإيثيل. ثم خضع المحلول للطرد المركزي لجمع الجسيمات النانوية، وكُرّرت هذه العملية مرتين لإزالة فائض PVA. وأُعيد تعليق راسب الجسيمات النانوية في 500µl من الماء المعقّم بالأوتوكلاف، وجُفّف بالتجميد. وحُفظت الجسيمات النانوية النهائية عند -20°C حتى استخدامها لاحقًا.

قياس حجم الجسيمات النانوية المحمّلة ببكتيريا Streptococcus pneumoniae المقتولة حراريًا والمحضّرة بالموجات فوق الصوتية.

حجم جسيمات PLGA النانوية التي تغلّف بكتيريا مقتولة حراريًا من نوع Streptococcus pneumoniae. يُظهر قياس حجم الجسيمات في معلّق مائي من الجسيمات النانوية باستخدام تشتت الضوء الديناميكي متوسط الحجم والتوزيع الغاوسي للجسيمات في الدفعة.
المصدر: Mott وآخرون: إعطاء لقاح قائم على الجسيمات النانوية داخل الأنف يزيد الحماية ضد S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.

معالج بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2kW) مزوّد بمفاعل دفعي مع التحريك

مجانس بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2kW) مزوّد بمفاعل دفعي مع تحريك مستمر

معالجات بالموجات فوق الصوتية للتركيبات الصيدلانية

تتمتع Hielscher Ultrasonic بخبرة طويلة في تصميم المجانسات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية وتصنيعها وتوزيعها وصيانتها للصناعات الدوائية والغذائية.
يُعد تحضير الليبوسومات عالية الجودة، والجسيمات النانوية الدهنية الصلبة، والجسيمات النانوية البوليمرية، ومعقّدات السيكلودكسترين من العمليات التي تُستخدم فيها أنظمة Hielscher للموجات فوق الصوتية بموثوقية عالية وجودة فائقة للناتج. وتتيح أجهزة Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية التحكم الدقيق في جميع معلمات العملية، مثل سعة الاهتزاز ودرجة الحرارة والضغط وطاقة المعالجة بالموجات فوق الصوتية. ويسجّل البرنامج الذكي تلقائيًا جميع معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية (الوقت، والتاريخ، وسعة الاهتزاز، والطاقة الصافية، والطاقة الكلية، ودرجة الحرارة، والضغط) على بطاقة SD المدمجة.

ميزة تحضير جسيمات PLGA النانوية بالموجات فوق الصوتية

استحلاب عالي الأداء
تحكم دقيق في حجم الجسيمات وحمولتها
حمولة مرتفعة من المواد الفعالة
تحكم دقيق في معلمات العملية
عملية سريعة
عملية غير حرارية مع تحكم دقيق في درجة الحرارة
قابلية التوسع الخطي
قابلية إعادة إنتاج النتائج
توحيد معايير العملية / ممارسات التصنيع الجيد (GMP)
مسابير ومفاعلات قابلة للتعقيم بالأوتوكلاف
التنظيف في الموقع (CIP) / التعقيم في الموقع (SIP)

يوفر الجدول أدناه مؤشرًا على القدرة التقريبية للمعالجة بأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:

حجم الدفعة	معدل التدفق	الأجهزة الموصى بها
من 1 إلى 500mL	من 10 إلى 200mL/min	UP100H
من 10 إلى 2000mL	من 20 إلى 400mL/min	UP200Ht, UP400St
من 0.1 إلى 20L	من 0.2 إلى 4L/min	UIP2000hdT
من 10 إلى 100L	من 2 إلى 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	من 10 إلى 100L/min	UIP16000
n.a.	أكبر	مجموعة من أجهزة UIP16000

تواصلوا معنا! / اسألونا!

تصنّع Hielscher Ultrasonics مجانسات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية للتشتيت والاستحلاب والاستخلاص الخلوي.

مجانسات عالية القدرة بالموجات فوق الصوتية من النطاق المختبري إلى النطاق التجريبي و النطاق الصناعي .

المصادر والمراجع

Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Zhiguo Zheng; Xingcai Zhang; Daniel Carbo; Cheryl Clark; Cherie-Ann Nathan; Yuri Lvov (2010): Sonication-assisted synthesis of polyelectrolyte-coated curcumin nanoparticles. Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 01 Jun 2010, 26(11):7679-7681.

موضوعات ذات صلة

حقائق جديرة بالمعرفة

حوامل الأدوية ذات البنية النانوية

تُستخدم حوامل الأدوية ذات الحجم النانوي، مثل المستحلبات النانوية والليبوسومات والجسيمات النانوية الدهنية الصلبة والجسيمات النانوية البوليمرية والحوامل الدهنية ذات البنية النانوية، لصياغة مستحضرات صيدلانية ذات خصائص وظيفية محسّنة، مثل تحسين التوافر الحيوي، وزيادة التوافق الحيوي، والإيصال الموجّه، وعمر نصف ملائم في الدم، وسمّية منخفضة جدًا أو معدومة للأنسجة السليمة. وتُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية عالية الكفاءة لصياغة أشكال مختلفة من العلاجات النانوية. اقرأ المزيد عن تطبيقات الموجات فوق الصوتية في الإنتاج الدوائي!

الليبوسومات

الليبوسوم حويصلة كروية الشكل تحتوي على طبقة دهنية ثنائية واحدة على الأقل، وتغلّف لبًا من المواد الكارهة للماء. ويجعل كل من الحجم والطبيعة الكارهة للماء والمحبّة للماء الليبوسومات أنظمة فعالة لإيصال الأدوية، مثل فيتامين C الليبوسومي. وتتأثر خصائص الليبوسومات بدرجة كبيرة بالتركيب الدهني، والشحنة السطحية، والحجم، وتقنية التحضير. انقر هنا لمعرفة المزيد عن تحضير الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية!

المستحلبات النانوية

المستحلبات النانوية أو المستحلبات دون الميكرونية هي مستحلبات يتراوح حجم قطراتها بين 20–200nm، مع توزيع ضيق لأحجام القطرات. وتوفر القطرات ذات الحجم النانوي مزايا عديدة للإعطاء الفموي، وكذلك للإيصال الموضعي / عبر الجلد للمواد الدوائية والفعالة حيويًا، مثل مستحلبات CBD النانوية. وتجعل قدرة القطرات ذات الحجم النانوي على إذابة الأدوية المحبّة للدهون بكفاءة، إلى جانب معدل الامتصاص المحسّن، المستحلبات النانوية شكلًا شائع الاستخدام للإعطاء بهدف تحقيق توافر حيوي مرتفع. ويمكن أيضًا استخدام التركيبات المستحلبة نانويًا لتحقيق إطلاق ممتد للأدوية المحبّة للدهون أو المحبّة للماء.
اقرأ المزيد عن إنتاج المستحلبات النانوية بالموجات فوق الصوتية!

الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة

الجسيم النانوي الدهني الصلب (SLN) هو جسيم نانوي كروي يتراوح متوسط قطره بين 10 و1000 نانومتر. وتحتوي الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة على مصفوفة لبّية دهنية صلبة يمكن إذابة الجزيئات المحبّة للدهون (المواد الفعالة) فيها، بحيث يعمل الجسيم النانوي بوصفه حاملًا للدواء. ويُثبّت اللب الدهني بواسطة عامل استحلاب أو مادة فعالة سطحيًا. وتُستخدم الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة في تطبيقات الإعطاء بالطرق غير المعوية والفموي، وكذلك في إيصال الأدوية إلى العين والرئة وموضعيًا، لتعزيز فعالية العلاج وتقليل الآثار الجانبية الجهازية.
اقرأ المزيد عن تخليق الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة بمساعدة الموجات فوق الصوتية!

الحوامل الدهنية ذات البنية النانوية

مثل الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة (SLNs)، تُعد الحوامل الدهنية ذات البنية النانوية (NLCs) شكلًا آخر من الجسيمات النانوية القائمة على الدهون. والحوامل الدهنية ذات البنية النانوية (NLC) هي جسيمات نانوية دهنية صلبة معدّلة تتكون من مزيج من الدهون الصلبة والسائلة، وتوفر ثباتًا وقدرة تحميل محسّنين.
يمكن تحضير الحوامل الدهنية ذات البنية النانوية بطريقة الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية.

البلورات ذات الحجم النانوي

يُعد التبلور والترسيب بالموجات فوق الصوتية طريقة عالية الفعالية لتغليف المواد ضعيفة الذوبان في الماء داخل بلورة مطلية. ويورد Zheng وآخرون (2020) التغليف بالموجات فوق الصوتية للكركمين، وهو مركّب فعال حيويًا له فوائد صحية عديدة، لكنه ضعيف التوافر الحيوي بسبب انخفاض ذوبانيته في الماء. وطوّر فريق البحث طريقة لتكوين غلاف نانوي من متعددات الإلكتروليت طبقةً فوق طبقة (LbL) لتغليف جزيئات الكركمين. ويذكرون أن «[u]على خلاف طرق الاستحلاب الشائعة الاستخدام، يمكن لطريقتنا في التغليف طبقةً فوق طبقة (LbL) بمساعدة الموجات فوق الصوتية أن تنتج جسيمات نانوية أصغر بكثير. وبالنسبة إلى الكركمين، حصلنا على جسيمات نانوية بلورية بمتوسط حجم 80 nm، وجهد ξ مقداره +30 mV أو -50 mV، مما ضمن ثبات هذه الغرويات النانوية لأشهر (عند حفظها في محلول دوائي مشبع). وأتاح تكوين أغلفة ذات طبقتين ثنائيتين من متعددات الإلكتروليت المتوافقة حيويًا إطلاق الدواء ببطء على مدى نحو 20 ساعة.»
بروتوكول تنوي الكركمين: أُذيب مسحوق الكركمين في محلول إيثانول / ماء بتركيز 60 %. وبعد ذوبان الكركمين بالكامل، أُضيفت متعددات الكاتيونات المائية، وهي بولي(هيدروكلوريد الأليل أمين)، PAH، أو كبريتات البروتومين القابلة للتحلل الحيوي (PS). ثم خضع المحلول للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP1000، وهو جهاز قوي للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بقدرة 1kW من Hielscher Ultrasonic، عند 100watts لكل mL من المحلول. وأثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية، أُضيف الماء ببطء إلى المحلول. وبسبب الماء المضاف، يصبح المذيب أكثر قطبية، مما يقلل ذوبانية الكركمين. وعندما يتجاوز تركيز الاتزان عتبة الذوبانية، يتحقق فرط إشباع الكركمين ويبدأ تنوي البلورات. وفي ظل المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة، يتوقف نمو جسيمات الدواء في مراحله الأولية.
اقرأ المزيد عن ترسيب البلورات النانوية وتبلورها بالموجات فوق الصوتية!