العلاج بالموجات فوق الصوتية للجسيمات النانوية للمستحضرات الصيدلانية
تلعب الصوتيات من نوع المسبار دورا حاسما في الأبحاث الصيدلانية والتصنيع من خلال توفير وسيلة قوية وخاضعة للرقابة لتحقيق تقليل حجم الجسيمات وتعطيل الخلايا والتجانس. تستخدم أجهزة Sonicators الموجات فوق الصوتية لتوليد التجويف ، مما يؤدي إلى تكوين وانهيار الفقاعات المجهرية. تولد هذه الظاهرة قوى قص شديدة وموجات صدمة ، مما يؤدي إلى تحطيم الجسيمات بشكل فعال أو تعطيل الخلايا.
فيما يلي بعض الجوانب الرئيسية لاستخدام الصوتيات من نوع المسبار في التطبيقات الصيدلانية:
- تقليل حجم الجسيمات: يتم استخدام صوتيات المسبار لتقليل حجم الجسيمات للمكونات الصيدلانية النشطة (APIs) أو المركبات الأخرى. يعد الحجم الصغير والموحد للجزيئات أمرا حيويا لتعزيز التوافر البيولوجي ومعدلات الذوبان والفعالية الإجمالية للتركيبات الصيدلانية.
- اضطراب الخلايا: في البحوث الصيدلانية الحيوية ، يتم استخدام صوتيات المسبار لتعطيل الخلايا لإطلاق المكونات داخل الخلايا. هذا مهم بشكل خاص لاستخراج البروتينات والإنزيمات والجزيئات الحيوية الأخرى من الخلايا الميكروبية أو خلايا الثدييات المزروعة.
- التجانس: تجانس التركيبات الصيدلانية ضروري لضمان التوزيع الموحد للمكونات. تساعد صوتيات المسبار في تحقيق التجانس عن طريق تكسير التكتلات وتشتيت المكونات بالتساوي.
- المستحلب النانوي وتكوين الجسيمات الشحمية: يستخدم Sonication لإنشاء مستحلبات نانوية مستقرة والجسيمات الشحمية في المستحضرات الصيدلانية. تستخدم أنظمة التوصيل النانوية هذه لتوصيل الأدوية لتعزيز الذوبان والتوافر البيولوجي.
- مراقبة الجودة وتحسين العمليات: Sonication هو أداة قيمة لمراقبة الجودة في تصنيع الأدوية. يساعد في تحسين العمليات من خلال ضمان التوزيع المتسق لحجم الجسيمات والتجانس ، مما يساهم في قابلية التكاثر من دفعة إلى أخرى.
- صياغة الدواء وتطويرهأثناء صياغة الدواء وتطويره ، يتم استخدام صوتيات المسبار لإعداد معلقات أو مستحلبات أو تشتت مستقر.: هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم المنتجات الصيدلانية ذات الخصائص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة.
مفاعل مهتاج بالموجات فوق الصوتية لتحسين التوليف وتسريعه. تظهر الصورة الموجات فوق الصوتية UP200St في مفاعل زجاجي مقلوب.
المواد النانوية في المستحضرات الصيدلانية
تلعب تقنيات الموجات فوق الصوتية دورا محوريا في إعداد ومعالجة وتشغيل المواد النانوية في الأبحاث الصيدلانية والتصنيع. تساهم التأثيرات الشديدة للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة ، بما في ذلك التجويف الصوتي ، في كسر التكتلات وتشتيت الجسيمات واستحلاب قطرات النانو. Hielscher صوتيات عالية الأداء توفر حلا موثوقا وفعالا للمعايير الصيدلانية، وضمان الإنتاج الآمن وتسهيل التوسع دون جهود تحسين إضافية.
معالجة المواد النانوية
أحدثت المواد النانوية ، وخاصة الجسيمات النانوية ، ثورة في توصيل الأدوية في المستحضرات الصيدلانية ، حيث قدمت طريقة مجربة لإدارة العوامل النشطة عن طريق الفم أو عن طريق الحقن. تعزز هذه التقنية كفاءة جرعات الأدوية وتوصيلها ، مما يفتح طرقا جديدة للعلاجات الطبية. إن القدرة على توصيل الأدوية أو الحرارة أو المواد الفعالة الأخرى مباشرة إلى خلايا معينة ، وخاصة الخلايا المريضة ، تمثل تقدما كبيرا.
في علاج السرطان ، أظهرت الأدوية ذات التركيبة النانوية نتائج واعدة ، حيث استفادت من ميزة الجسيمات ذات الحجم النانوي لتوصيل جرعات عالية من الأدوية مباشرة إلى الخلايا السرطانية ، مما يزيد من الآثار العلاجية مع تقليل الآثار الجانبية على الأعضاء الأخرى. يسمح الحجم النانوي لهذه الجسيمات بالمرور عبر جدران الخلايا والأغشية ، مما يؤدي إلى إطلاق عوامل نشطة بدقة في الخلايا المستهدفة.
تمثل معالجة المواد النانوية ، التي تعرف بأنها جسيمات ذات أبعاد أقل من 100 نانومتر ، تحديات تتطلب جهودا أعلى. يظهر التجويف بالموجات فوق الصوتية كتقنية راسخة لإزالة التكتل وتشتيت المواد النانوية. تتميز الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) ، وخاصة الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNTs) والأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWCNTs) ، بخصائص فريدة ، حيث توفر حجما داخليا كبيرا لتغليف جزيئات الدواء والأسطح المتميزة للعمل.
إنتاج Sonochemical من SWCNTs. تم صوتنة مسحوق السيليكا في محلول من خليط الحديدوسين والزيلين لمدة 20 دقيقة في درجة حرارة الغرفة وتحت الضغط المحيط. ينتج Sonication SWCNTS عالي النقاء على سطح مسحوق السيليكا. (جيونغ وآخرون 2004)
تلعب الأنابيب النانوية الكربونية الوظيفية (f-CNTs) دورا حاسما في تعزيز قابلية الذوبان ، مما يسمح باستهداف الورم بكفاءة ، وتجنب السمية الخلوية. تقنيات الموجات فوق الصوتية تسهل إنتاجها وتشغيلها ، مثل طريقة سونوكيميائية ل SWCNTs عالية النقاء. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعمل f-CNTs كأنظمة توصيل اللقاح ، وربط المستضدات بالأنابيب النانوية الكربونية للحث على استجابات محددة للأجسام المضادة.
تقدم الجسيمات النانوية الخزفية المشتقة من السيليكا أو التيتانيا أو الألومينا أسطحا مسامية ، مما يجعلها حاملات مثالية للأدوية. يوفر التوليف بالموجات فوق الصوتية وترسيب الجسيمات النانوية ، باستخدام سونوكيمياء ، نهجا تصاعديا لإعداد مركبات نانوية. تعزز العملية نقل الكتلة ، مما يؤدي إلى أحجام جزيئات أصغر وتوحيد أعلى
التوليف بالموجات فوق الصوتية وترسيب الجسيمات النانوية
الموجات فوق الصوتية تلعب دورا حيويا في وظيفية الجسيمات النانوية. تعمل هذه التقنية بكفاءة على تفكيك الطبقات الحدودية حول الجسيمات ، مما يسمح للمجموعات الوظيفية الجديدة بالوصول إلى سطح الجسيمات. على سبيل المثال ، يتداخل التشغيل بالموجات فوق الصوتية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWCNTs) مع شظايا PL-PEG مع امتصاص الخلايا غير المحددة مع تعزيز امتصاص خلوي محدد للتطبيقات المستهدفة.
Hielscher مختبر صوتي UP50H لصوتنة الأحجام الصغيرة ، على سبيل المثال تشتيت MWNTs.
للحصول على جسيمات نانوية ذات خصائص ووظائف محددة ، يجب تعديل سطح الجسيمات. يمكن تشغيل أنظمة النانو المختلفة مثل الجسيمات النانوية البوليمرية ، والجسيمات الشحمية ، والتشعبات ، والأنابيب النانوية الكربونية ، والنقاط الكمومية وما إلى ذلك بنجاح للاستخدام الفعال في المستحضرات الصيدلانية.
مثال عملي على وظيفة الجسيمات بالموجات فوق الصوتية:
الأداء الوظيفي بالموجات فوق الصوتية ل SWCNTs بواسطة PL-PEG: أظهر Zeineldin et al. (2009) أن تشتت الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWNTs) عن طريق الموجات فوق الصوتية باستخدام فوسفوليبيد بولي إيثيلين جلايكول (PL-PEG) يجزئها ، وبالتالي يتداخل مع قدرتها على منع امتصاص الخلايا غير المحدد. ومع ذلك ، فإن PL-PEG غير المجزأ يعزز الامتصاص الخلوي المحدد ل SWNTs المستهدفة لفئتين متميزتين من المستقبلات التي تعبر عنها الخلايا السرطانية. العلاج بالموجات فوق الصوتية في وجود PL-PEG هو طريقة شائعة تستخدم لتفريق أو تشغيل الأنابيب النانوية الكربونية وسلامة PEG مهمة لتعزيز امتصاص خلوي محدد للأنابيب النانوية التي تعمل بالليجند. نظرا لأن التجزئة هي نتيجة محتملة للموجات فوق الصوتية ، وهي تقنية شائعة الاستخدام لتفريق SWNTs ، فقد يكون هذا مصدر قلق لبعض التطبيقات مثل توصيل الدواء.
التشتت بالموجات فوق الصوتية ل SWCNTs مع PL-PEG (زين الدين وآخرون ، 2009)
تشكيل الجسيمات الشحمية بالموجات فوق الصوتية
تطبيق آخر ناجح للموجات فوق الصوتية هو إعداد الجسيمات الشحمية والليبوزومات النانوية. تلعب أنظمة توصيل الأدوية والجينات القائمة على الجسيمات الشحمية دورا مهما في العلاجات المتعددة ، ولكن أيضا في مستحضرات التجميل والتغذية. الجسيمات الشحمية هي ناقلات جيدة ، حيث يمكن وضع العوامل النشطة القابلة للذوبان في الماء في المركز المائي للجسيمات الشحمية أو ، إذا كان العامل قابلا للذوبان في الدهون ، في طبقة الدهون. يمكن تشكيل الجسيمات الشحمية عن طريق استخدام الموجات فوق الصوتية. المادة الأساسية لإعداد الجسيمات الشحمية هي جزيئات برمائية مشتقة أو تعتمد على دهون الغشاء البيولوجي. لتشكيل حويصلات صغيرة أحادية الصفيحة (SUV) ، يتم صوتنة تشتت الدهون بلطف – على سبيل المثال مع الموجات فوق الصوتية المحمولة UP50H (50W ، 30kHz) ، و VialTweeter أو بوق الكأس بالموجات فوق الصوتية. تستمر مدة هذا العلاج بالموجات فوق الصوتية حوالي 5 - 15 دقيقة. طريقة أخرى لإنتاج حويصلات صغيرة أحادية الصفيحة هي صوتنة الحويصلات الشحمية متعددة الصفائح.
Dinu-Pirvu et al. (2010) تقارير عن الحصول على الترانسفيروسومات عن طريق صوتنة MLVs في درجة حرارة الغرفة.
Hielscher الموجات فوق الصوتية يقدم مختلف الأجهزة بالموجات فوق الصوتية، sonotrodes والملحقات لتلبية متطلبات جميع أنواع العمليات.
اقرأ المزيد عن مستخلص الصبار المستخرج والمغلف بالموجات فوق الصوتية!
التغليف بالموجات فوق الصوتية للعوامل في الجسيمات الشحمية
الجسيمات الشحمية تعمل كناقلات للعوامل النشطة. الموجات فوق الصوتية هي أداة فعالة لإعداد وتشكيل الجسيمات الشحمية لانحباس العوامل النشطة. قبل التغليف ، تميل الجسيمات الشحمية إلى تكوين مجموعات بسبب تفاعل الشحنة السطحية للرؤوس القطبية للفوسفوليبيد (Míckova et al. 2008) ، علاوة على ذلك يجب فتحها. على سبيل المثال ، يصف Zhu et al. (2003) تغليف مسحوق البيوتين في الجسيمات الشحمية عن طريق الموجات فوق الصوتية. كما تمت إضافة مسحوق البيوتين في محلول تعليق الحويصلة, تم صوتنة الحل لمدة 1 ساعة تقريبا. بعد هذا العلاج ، تم حبس البيوتين في الجسيمات الشحمية.
المستحلبات الشحمية
لتعزيز التأثير المغذي للكريمات المرطبة أو المضادة للشيخوخة والمستحضرات والمواد الهلامية وغيرها من التركيبات التجميلية ، يضاف المستحلب إلى التشتت الشحمي لتثبيت كميات أكبر من الدهون. لكن التحقيقات أظهرت أن قدرة الجسيمات الشحمية محدودة بشكل عام. مع إضافة المستحلبات ، سيظهر هذا التأثير في وقت مبكر وتتسبب المستحلبات الإضافية في إضعاف تقارب حاجز الفوسفاتيديل كولين. الجسيمات النانوية – تتكون من فوسفاتيديل كولين والدهون – هي الحل لهذه المشكلة. تتشكل هذه الجسيمات النانوية بواسطة قطرة زيت مغطاة بطبقة أحادية من الفوسفاتيديل كولين. يسمح استخدام الجسيمات النانوية بتركيبات قادرة على امتصاص المزيد من الدهون والبقاء مستقرة ، بحيث لا تكون هناك حاجة إلى مستحلبات إضافية.
الموجات فوق الصوتية هي طريقة مجربة لإنتاج المستحلبات النانوية والتشتت النانوي. توفر الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة الطاقة اللازمة لتفريق المرحلة السائلة (المرحلة المشتتة) في قطرات صغيرة في المرحلة الثانية (المرحلة المستمرة). في منطقة التشتت ، تتسبب فقاعات التجويف المتفجرة في موجات صدمة مكثفة في السائل المحيط وتؤدي إلى تكوين نفاثات سائلة ذات سرعة سائلة عالية. من أجل تثبيت القطرات المشكلة حديثا من الطور المشتت ضد الالتحام ، تتم إضافة المستحلبات (المواد الفعالة السطحية ، المواد الخافضة للتوتر السطحي) والمثبتات إلى المستحلب. نظرا لأن اندماج القطرات بعد الاضطراب يؤثر على التوزيع النهائي لحجم القطرة ، يتم استخدام مستحلبات التثبيت بكفاءة للحفاظ على التوزيع النهائي لحجم القطرة عند مستوى يساوي التوزيع مباشرة بعد اضطراب القطيرات في منطقة التشتت بالموجات فوق الصوتية.
التشتت الشحمي
التشتت الشحمي ، الذي يعتمد على فوسفاتيديل كلور غير مشبع ، يفتقر إلى الاستقرار ضد الأكسدة. يمكن تحقيق استقرار التشتت عن طريق مضادات الأكسدة ، مثل مجموعة من الفيتامينات C و E.
حقق Ortan et al. (2002) في دراستهم المتعلقة بالتحضير بالموجات فوق الصوتية لزيت Anethum graveolens الأساسي في الجسيمات الشحمية نتائج جيدة. بعد صوتنة ، كان البعد من الجسيمات الشحمية بين 70-150 نانومتر ، ول MLV بين 230-475 نانومتر. كانت هذه القيم ثابتة تقريبا أيضا بعد شهرين ، ولكنها توقفت بعد 12 شهرا ، خاصة في تشتت سيارات الدفع الرباعي (انظر الرسوم البيانية أدناه). كما أظهر قياس الاستقرار ، فيما يتعلق بفقدان الزيت العطري وتوزيع الحجم ، أن التشتت الشحمي حافظ على محتوى الزيت المتطاير. هذا يشير إلى أن انحباس الزيت العطري في الجسيمات الشحمية زاد من استقرار الزيت.
استقرار مشتتات MLV وسيارات الدفع الرباعي بعد 1 سنة. تم تخزين التركيبات الشحمية عند 4±1 درجة مئوية.
(دراسة ورسم: ©Ortan et al. ، 2009):
انقر هنا لقراءة المزيد عن إعداد الجسيمات الشحمية بالموجات فوق الصوتية!
أجهزة Sonicators عالية الأداء للبحث والتصنيع الصيدلاني
Hielscher الفوق صوتيات هو المورد الخاص بك أكبر من صوتيات عالية الجودة، عالية الأداء للبحث وتصنيع المستحضرات الصيدلانية. تسمح الأجهزة في النطاق من 50 واط إلى 16000 واط بالعثور على معالج الموجات فوق الصوتية المناسب لكل وحدة تخزين وكل عملية. من خلال أدائها العالي وموثوقيتها ومتانتها وسهولة تشغيلها ، فإن العلاج بالموجات فوق الصوتية هو تقنية أساسية لإعداد ومعالجة المواد النانوية. مجهزة CIP (التنظيف في المكان) و SIP (تعقيم في المكان)، صوتيات Hielscher ضمان إنتاج آمن وفعال وفقا للمعايير الصيدلانية. يمكن اختبار جميع عمليات الموجات فوق الصوتية المحددة بسهولة في المختبر أو على نطاق مقاعد البدلاء. نتائج هذه التجارب قابلة للتكرار تماما ، بحيث يكون التوسع التالي خطيا ويمكن إجراؤه بسهولة دون بذل جهود إضافية فيما يتعلق بتحسين العملية.
- كفاءة عالية
- أحدث التقنيات
- موثوقيه & متانه
- تحكم دقيق وقابل للتعديل في العملية
- الدفعه & مضمنه
- لأي وحدة تخزين
- برنامج ذكي
- الميزات الذكية (على سبيل المثال ، قابلة للبرمجة ، وبروتوكول البيانات ، والتحكم عن بعد)
- سهل وآمن للعمل
- صيانة منخفضة
- التنظيف المكاني (التنظيف المكاني)
Hielscher Sonicators: التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صنع في ألمانيا
Hielscher الموجات فوق الصوتية معروفة جيدا لأعلى معايير الجودة والتصميم. المتانة والتشغيل السهل تسمح بالتكامل السلس للموجات فوق الصوتية لدينا في المنشآت الصناعية. يتم التعامل بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات الصعبة بواسطة الموجات فوق الصوتية Hielscher.
Hielscher Ultrasonics هي شركة حاصلة على شهادة الأيزو وتركز بشكل خاص على الموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. بطبيعة الحال، الموجات فوق الصوتية Hielscher هي CE المتوافقة وتلبية متطلبات UL، وكالة الفضاء الكندية وبنفايات.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 0.5 إلى 1.5 مل | ن.أ. | VialTweeter | 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر / دقيقة | UIP6000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
إعداد عملية بالموجات فوق الصوتية: مسبار نوع الموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2000 واط) في مفاعل الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الدوائية.
الأدب / المراجع
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Gielen, B.; Jordens, J.; Thomassen, L.C.J.; Braeken, L.; Van Gerven, T. (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40; 2017.
- Dinu-Pirvu, Cristina; Hlevca, Cristina; Ortan, Alina; Prisada, Razvan (2010): Elastic vesicles as drugs carriers though the skin. In: Farmacia Vol.58, 2/2010. Bucharest.
- Giricz Z., Varga Z.V., Koncsos G., Nagy C.T., Görbe A., Mentzer R.M. Jr, Gottlieb R.A., Ferdinandy P. (2017): Autophagosome formation is required for cardioprotection by chloramphenicol. Life Science Oct 2017. 11-16.
- Jeong, Soo-Hwan; Ko, Ju-Hye; Park, Jing-Bong; Park, Wanjun (2004): A Sonochemical Route to Single-Walled Carbon Nanotubes under Ambient Conditions. In: Journal of American Chemical Society 126/2004; pp. 15982-15983.
- Srinivasan, C. (2005) A ‘SOUND’ method for synthesis of single-walled carbon nanotubes under ambient conditions. In: Current Science, Vol.88, No.1, 2005. pp. 12-13.
- Bordes, C.; Bolzinger, M.-A.; El Achak, M.; Pirot, F.; Arquier, D.; Agusti, G.; Chevalier, Y. (2021): Formulation of Pickering emulsions for the development of surfactant-free sunscreen creams. International Journal of Cosmetic Science 43, 2021. 432-445.
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
الموجات فوق الصوتية هي تقنية مبتكرة تستخدم بنجاح في التخليق الكيميائي ، وإزالة التكتل ، والتشتت ، والاستحلاب ، وتشغيل وتفعيل الجزيئات. لا سيما في تكنولوجيا النانو، ultrasonication هي تقنية أساسية لأغراض توليف ومعالجة المواد ذات حجم النانو. نظرا لأن تقنية النانو اكتسبت هذا الاهتمام العلمي المتميز ، يتم استخدام جزيئات بحجم النانو في العديد من المجالات العلمية والصناعية بشكل غير عادي. اكتشفت صناعة الأدوية الإمكانات العالية لهذه المادة المرنة والمتغيرة أيضا. وبالتالي ، تشارك الجسيمات النانوية في تطبيقات وظيفية مختلفة في صناعة الأدوية ، وتشمل هذه:
- توصيل الدواء (الناقل)
- منتجات التشخيص
- تغليف المنتج
- اكتشاف العلامات الحيوية
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.