Əczaçılıq üçün nanohissəciklərin ultrasəslə emalı

Zond tipli sonikatorlar hissəcik ölçüsünün kiçildilməsi, hüceyrələrin parçalanması və homogenləşdirmə üçün güclü və idarə olunan vasitə təmin etməklə əczaçılıq tədqiqatlarında və istehsalında mühüm rol oynayır. Sonikatorlar kavitasiya yaratmaq üçün ultrasəs dalğalarından istifadə edir, nəticədə mikroskopik qabarcıqlar yaranır və çökür. Bu hadisə güclü kəsilmə qüvvələri və zərbə dalğaları yaradaraq hissəcikləri effektiv şəkildə parçalayır və ya hüceyrələri dağıdır.

Zond tipli sonikatorların əczaçılıq tətbiqlərində istifadəsinin bəzi əsas aspektləri bunlardır:

• Hissəcik ölçüsünün kiçildilməsi: Zond tipli sonikatorlar aktiv əczaçılıq inqrediyentlərinin (APIs) və ya digər birləşmələrin hissəcik ölçüsünü kiçiltmək üçün istifadə olunur. Hissəciklərin kiçik və vahid ölçüdə olması əczaçılıq formulalarının biomənimsənilməsini, həllolma sürətini və ümumi effektivliyini artırmaq üçün həyati əhəmiyyət daşıyır.
• Hüceyrələrin parçalanması: Bioəczaçılıq tədqiqatlarında zond tipli sonikatorlar hüceyrədaxili komponentləri sərbəstləşdirmək məqsədilə hüceyrələri parçalamaq üçün istifadə olunur. Bu, mikroorqanizm hüceyrələrindən və ya kultivasiya edilmiş məməli hüceyrələrindən zülalların, fermentlərin və digər biomolekulların ekstraksiyası üçün xüsusilə vacibdir.
• Homogenləşdirmə: Əczaçılıq formulalarının homogenləşdirilməsi inqrediyentlərin bərabər paylanmasını təmin etmək üçün zəruridir. Zond tipli sonikatorlar aqlomeratları parçalamaq və komponentləri bərabər dispersləşdirməklə homogenliyin əldə edilməsinə kömək edir.
• Nanoemulsiya və liposomların əmələ gəlməsi: Ultrasəslə emal əczaçılıq formulalarında sabit nanoemulsiyalar və liposomlar yaratmaq üçün istifadə olunur. Bu nanoölçülü çatdırılma sistemləri həllolmanı və biomənimsənilməni artırmaq məqsədilə dərmanların çatdırılmasında tətbiq edilir.
• Keyfiyyətə nəzarət və prosesin optimallaşdırılması: Ultrasəslə emal əczaçılıq istehsalında keyfiyyətə nəzarət üçün dəyərli vasitədir. O, hissəcik ölçülərinin paylanmasının və homogenliyin sabitliyini təmin etməklə prosesləri optimallaşdırmağa kömək edir və partiyalar arasında nəticələrin təkrarlana bilməsinə töhfə verir.
• Dərman formulasının hazırlanması və işlənib hazırlanması: Dərman formulasının hazırlanması və işlənib hazırlanması zamanı zond tipli sonikatorlar sabit suspenziyalar, emulsiyalar və ya dispersiyalar hazırlamaq üçün istifadə olunur. Bu, arzu olunan fiziki və kimyəvi xassələrə malik əczaçılıq məhsullarının layihələndirilməsi üçün həlledici əhəmiyyət daşıyır.

Əczaçılıqda nanomateriallar

Ultrasəs texnologiyaları əczaçılıq tədqiqatlarında və istehsalında nanomaterialların hazırlanmasında, emalında və funksionallaşdırılmasında əsas rol oynayır. Akustik kavitasiya da daxil olmaqla yüksək güclü ultrasəsin intensiv təsirləri aqlomeratların parçalanmasına, hissəciklərin dispersləşdirilməsinə və nanodamcıların emulsiyalaşdırılmasına kömək edir. Hielscher yüksək məhsuldarlıqlı sonikatorları əczaçılıq standartlarına uyğun etibarlı və səmərəli həll təmin edir, təhlükəsiz istehsalı təmin etməklə yanaşı, əlavə optimallaşdırma səyləri olmadan miqyasın böyüdülməsini asanlaşdırır.

Nanomaterialların emalı

Nanomateriallar, xüsusilə nanohissəciklər, aktiv maddələrin ağızdan və ya inyeksiya yolu ilə verilməsi üçün təsdiqlənmiş üsul təqdim edərək əczaçılıqda dərmanların çatdırılmasında inqilab yaratmışdır. Bu texnologiya dərmanların dozalanması və çatdırılmasının səmərəliliyini artıraraq tibbi müalicələr üçün yeni imkanlar açır. Dərmanları, istiliyi və ya digər aktiv maddələri birbaşa müəyyən hüceyrələrə, xüsusilə xəstə hüceyrələrə çatdırmaq imkanı əhəmiyyətli irəliləyişdir.

Xərçəng müalicəsində nanoformulalı dərmanlar ümidverici nəticələr göstərmişdir. Nanoölçülü hissəciklərin üstünlüyündən istifadə etməklə yüksək dərman dozaları birbaşa şiş hüceyrələrinə çatdırılır, terapevtik təsirlər maksimuma çatdırılır, digər orqanlara əlavə təsirlər isə minimuma endirilir. Nanoölçü bu hissəciklərin hüceyrə divarlarından və membranlarından keçməsinə, aktiv maddələri məhz hədəflənən hüceyrələrdə sərbəstləşdirməsinə imkan verir.

Ölçüləri 100nm-dən kiçik hissəciklər kimi müəyyən edilən nanomaterialların emalı daha çox səy tələb edən çətinliklər yaradır. Ultrasəs kavitasiyası nanomaterialların deaqlomerasiyası və dispersləşdirilməsi üçün yaxşı oturuşmuş texnologiyadır. Karbon nanoboruları (CNTs), xüsusilə çoxdivarlı karbon nanoboruları (MWCNTs) və təkdivarlı karbon nanoboruları (SWCNTs), dərman molekullarının kapsullaşdırılması üçün böyük daxili həcm və funksionallaşdırma üçün fərqli səthlər təqdim edən unikal xassələrə malikdir.
 

SWCNTs-in sonokimyəvi istehsalı. Ferrosen–ksilol qarışığının məhlulundakı silisium dioksid tozu otaq temperaturunda və ətraf mühit təzyiqində 20 min. ultrasəslə emal edilmişdir. Ultrasəslə emal silisium dioksid tozunun səthində yüksək təmizlikli SWCNTS yaradır. (Jeong et al. 2004)

Funksionallaşdırılmış karbon nanoboruları (f-CNTs) həllolmanın artırılmasında, şişlərin səmərəli hədəflənməsinin təmin edilməsində və sitotoksikliyin qarşısının alınmasında mühüm rol oynayır. Ultrasəs üsulları, məsələn, yüksək təmizlikli SWCNTs üçün sonokimyəvi üsul, onların istehsalını və funksionallaşdırılmasını asanlaşdırır. Bundan əlavə, f-CNTs spesifik anticisim cavabları yaratmaq üçün antigenləri karbon nanoborularına bağlayaraq vaksin çatdırılma sistemləri kimi xidmət edə bilər.
Silisium dioksid, titan dioksid və ya alüminium oksiddən alınan keramika nanohissəcikləri məsaməli səthlərə malikdir və bu, onları ideal dərman daşıyıcılarına çevirir. Sonokimyadan istifadə edən nanohissəciklərin ultrasəslə sintezi və çökdürülməsi nanoölçülü birləşmələrin hazırlanması üçün aşağıdan yuxarıya qurma yanaşması təqdim edir. Proses kütlə ötürülməsini artırır, nəticədə hissəcik ölçüləri daha kiçik, ölçü vahidliyi isə daha yüksək olur

Nanohissəciklərin ultrasəslə sintezi və çökdürülməsi

Ultrasəslə emal nanohissəciklərin funksionallaşdırılmasında həyati rol oynayır. Bu üsul hissəciklərin ətrafındakı sərhəd təbəqələrini səmərəli şəkildə parçalayaraq yeni funksional qrupların hissəcik səthinə çatmasına imkan verir. Məsələn, təkdivarlı karbon nanoborularının (SWCNTs) PL-PEG fraqmentləri ilə ultrasəslə funksionallaşdırılması qeyri-spesifik hüceyrə mənimsənilməsinə mane olur, eyni zamanda hədəflənmiş tətbiqlər üçün spesifik hüceyrə mənimsənilməsini təşviq edir.

Spesifik xüsusiyyətlərə və funksiyalara malik nanohissəciklər əldə etmək üçün hissəciklərin səthi dəyişdirilməlidir. Polimer nanohissəciklər, liposomlar, dendrimerlər, karbon nanoboruları, kvant nöqtələri və s. kimi müxtəlif nanosistemlər əczaçılıqda səmərəli istifadə üçün uğurla funksionallaşdırıla bilər.

Hissəciklərin ultrasəslə funksionallaşdırılmasına dair praktik nümunə:

SWCNTs-in PL-PEG ilə ultrasəslə funksionallaşdırılması: Zeineldin et al. (2009) göstərmişdir ki, təkdivarlı karbon nanoborularının (SWNTs) fosfolipid–polietilenqlikol (PL-PEG) ilə ultrasəslə dispersləşdirilməsi PL-PEG-ni fraqmentlərə parçalayır və bununla onun hüceyrələr tərəfindən qeyri-spesifik mənimsənilməni bloklamaq qabiliyyətinə mane olur. Bununla belə, fraqmentlərə parçalanmamış PL-PEG xərçəng hüceyrələrində ifadə olunan iki fərqli reseptor sinfinə hədəflənmiş SWNTs-in spesifik hüceyrə mənimsənilməsini təşviq edir. PL-PEG iştirakı ilə ultrasəslə emal karbon nanoborularını dispersləşdirmək və ya funksionallaşdırmaq üçün geniş istifadə olunan üsuldur və PEG-nin bütövlüyü liqandla funksionallaşdırılmış nanoboruların spesifik hüceyrə mənimsənilməsini təşviq etmək üçün vacibdir. SWNTs-i dispersləşdirmək üçün geniş istifadə olunan ultrasəslə emal üsulunun ehtimal olunan nəticəsi fraqmentləşmə olduğundan, bu, dərmanların çatdırılması kimi müəyyən tətbiqlər üçün narahatlıq doğura bilər.
 

SWCNTs-in PL-PEG ilə ultrasəslə dispersləşdirilməsi (Zeineldin et al., 2009)

Liposomların ultrasəslə əmələ gətirilməsi

Ultrasəsin digər uğurlu tətbiqi liposomların və nanoliposomların hazırlanmasıdır. Liposom əsaslı dərman və gen çatdırılma sistemləri müxtəlif müalicələrdə, həmçinin kosmetikada və qidalanmada mühüm rol oynayır. Liposomlar yaxşı daşıyıcılardır, çünki suda həll olan aktiv maddələr liposomların sulu mərkəzinə, yağda həll olan maddələr isə lipid təbəqəsinə yerləşdirilə bilər. Liposomlar ultrasəsdən istifadə etməklə əmələ gətirilə bilər. Liposomların hazırlanması üçün əsas material bioloji membran lipidlərindən alınan və ya onların əsasında hazırlanan amphilic molekullardır. Kiçik unilamelyar vezikulların (SUV) əmələ gətirilməsi üçün lipid dispersiyası yumşaq şəkildə ultrasəslə emal edilir – məsələn, əl ilə tutulan UP50H (50W, 30kHz) ultrasəs cihazı, VialTweeter və ya ultrasəs kasa tipli horn vasitəsilə. Belə ultrasəs emalının müddəti təqribən 5 – 15 dəqiqədir. Kiçik unilamelyar vezikulların istehsalının digər üsulu multilamelyar vezikullu liposomların ultrasəslə emalıdır.
Dinu-Pirvu et al. (2010) MLV-lərin otaq temperaturunda ultrasəslə emalı ilə transferosomların əldə edilməsini bildirir.
Hielscher Ultrasonics hər cür prosesin tələblərini ödəmək üçün müxtəlif ultrasəs cihazları, sonotrodlar və aksesuarlar təklif edir.
Ultrasəslə ekstraksiya edilmiş və kapsullaşdırılmış Aloe vera ekstraktı haqqında daha ətraflı oxuyun!

Maddələrin ultrasəslə liposomlara kapsullaşdırılması

Liposomlar aktiv maddələr üçün daşıyıcı rolunu oynayır. Ultrasəs aktiv maddələrin daxilində saxlanması üçün liposomların hazırlanması və əmələ gətirilməsində effektiv vasitədir. Kapsullaşdırmadan əvvəl liposomlar fosfolipidlərin qütblü baş qruplarının səthindəki yüklər arasındakı qarşılıqlı təsir səbəbindən klasterlər əmələ gətirməyə meyillidir (Míckova et al. 2008); bundan əlavə, onlar açılmalıdır. Məsələn, Zhu et al. (2003) biotin tozunun ultrasəslə emal vasitəsilə liposomlara kapsullaşdırılmasını təsvir edir. Biotin tozu vezikul suspenziyası məhluluna əlavə edildikdə, məhlul təqribən 1 saat ultrasəslə emal edilmişdir. Bu emaldan sonra biotin liposomların daxilində saxlanmışdır.

Liposomal emulsiyalar

Nəmləndirici və ya qocalma əleyhinə kremlərin, losyonların, gellərin və digər kosmesevtik formulaların qulluqedici təsirini artırmaq üçün daha çox miqdarda lipidi sabitləşdirmək məqsədilə liposomal dispersiyalara emulqatorlar əlavə edilir. Lakin tədqiqatlar liposomların imkanlarının ümumilikdə məhdud olduğunu göstərmişdir. Emulqatorların əlavə edilməsi ilə bu təsir daha erkən meydana çıxır və əlavə emulqatorlar fosfatidilkolinin baryerə affinliyini zəiflədir. Fosfatidilkolin və lipidlərdən ibarət nanohissəciklər bu problemin həllidir. Bu nanohissəciklər fosfatidilkolinin monotəbəqəsi ilə örtülmüş yağ damcısından əmələ gəlir. Nanohissəciklərin istifadəsi daha çox lipid udmağa və sabit qalmağa qadir formulalar hazırlamağa imkan verir, beləliklə əlavə emulqatorlara ehtiyac olmur.
Ultrasəslə emal nanoemulsiyaların və nanodispersiyaların istehsalı üçün təsdiqlənmiş üsuldur. Yüksək intensivlikli ultrasəs maye fazanı (dispers fazanı) ikinci fazada (fasiləsiz fazada) kiçik damcılar şəklində dispersləşdirmək üçün tələb olunan gücü təmin edir. Dispersləşdirmə zonasında içəriyə doğru çökən kavitasiya qabarcıqları ətraf mayedə güclü zərbə dalğaları yaradır və yüksək maye sürətinə malik maye şırnaqlarının əmələ gəlməsinə səbəb olur. Dispers fazanın yeni əmələ gəlmiş damcılarını koalessensiyaya qarşı sabitləşdirmək üçün emulsiyaya emulqatorlar (səthi aktiv maddələr, surfaktantlar) və stabilizatorlar əlavə edilir. Parçalanmadan sonra damcıların koalessensiyası son damcı ölçüsü paylanmasına təsir etdiyindən, son damcı ölçüsü paylanmasını ultrasəs dispersləşdirmə zonasında damcıların parçalanmasından dərhal sonrakı paylanmaya bərabər səviyyədə saxlamaq üçün səmərəli sabitləşdirici emulqatorlardan istifadə olunur.

Liposomal dispersiyalar

Doymamış phosphatidylchlorine əsasında hazırlanan liposomal dispersiyaların oksidləşməyə qarşı sabitliyi zəifdir. Dispersiyanın sabitləşdirilməsi antioksidantlarla, məsələn, C və E vitaminləri kompleksi ilə təmin edilə bilər.
Ortan et al. (2002) Anethum graveolens efir yağının liposomlarda ultrasəslə hazırlanmasına dair tədqiqatlarında yaxşı nəticələr əldə etmişdir. Ultrasəslə emaldan sonra liposomların ölçüləri 70–150 nm, MLV üçün isə 230–475 nm arasında olmuşdur; bu qiymətlər 2 aydan sonra da təxminən sabit qalmış, lakin 12 aydan sonra, xüsusilə SUV dispersiyasında artmışdır (aşağıdakı histoqramlara baxın). Efir yağının itkisi və ölçü paylanması üzrə sabitlik ölçmələri də liposomal dispersiyaların uçucu yağın miqdarını qoruduğunu göstərmişdir. Bu, efir yağının liposomların daxilində saxlanmasının yağın sabitliyini artırdığını göstərir.
 

1 ildən sonra MLV və SUV dispersiyalarının sabitliyi. Liposomal formulalar 4±1 ºC temperaturda saxlanmışdır.
(Tədqiqat və qrafik: ©Ortan et al., 2009):

 
Liposomların ultrasəslə hazırlanması haqqında daha ətraflı oxumaq üçün buraya klikləyin!

Əczaçılıq tədqiqatları və istehsalı üçün yüksək məhsuldarlıqlı sonikatorlar

Hielscher Ultrasonics əczaçılıq tədqiqatları və istehsalı üçün yüksək keyfiyyətli, yüksək məhsuldarlıqlı sonikatorların aparıcı təchizatçınızdır. Gücü 50 vattdan 16.000 vatta qədər olan cihazlar hər həcm və hər proses üçün uyğun ultrasəs prosessorunu tapmağa imkan verir. Yüksək məhsuldarlıq, etibarlılıq, möhkəmlik və asan istismar sayəsində ultrasəslə emal nanomaterialların hazırlanması və emalı üçün zəruri üsuldur. CIP (yerində təmizləmə) və SIP (yerində sterilizasiya) ilə təchiz olunmuş Hielscher sonikatorları əczaçılıq standartlarına uyğun təhlükəsiz və səmərəli istehsala zəmanət verir. Bütün spesifik ultrasəs prosesləri laboratoriya və ya masaüstü miqyasda asanlıqla sınaqdan keçirilə bilər. Bu sınaqların nəticələri tamamilə təkrarlana bildiyindən, sonrakı miqyas böyüdülməsi xətti şəkildə baş verir və prosesin optimallaşdırılması ilə bağlı əlavə səy olmadan asanlıqla həyata keçirilə bilər.

Hielscher sonikatorları: layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniyada istehsal olunan keyfiyyət

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istismar ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə problemsiz inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları ağır şəraitin və yüksək tələblər qoyan mühitlərin öhdəsindən asanlıqla gəlir.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiyaya və istifadə rahatlığına malik yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərini ödəyir.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal tutumu haqqında məlumat verir:

Ədəbiyyat/İstinadlar

• 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.

 

Ultrasəs hissəciklərin sonokimyəvi sintezi, deaqlomerasiyası, dispersləşdirilməsi, emulsiyalaşdırılması, funksionallaşdırılması və aktivləşdirilməsi üçün uğurla istifadə olunan innovativ texnologiyadır. Xüsusilə nanotexnologiyada ultrasəslə emal nanoölçülü materialların sintezi və emalı üçün zəruri üsuldur. Nanotexnologiya bu qədər böyük elmi maraq qazandığından, nanoölçülü hissəciklər olduqca çox elmi və sənaye sahəsində istifadə olunur. Əczaçılıq sənayesi də bu çevik və dəyişkən materialın yüksək potensialını aşkar etmişdir. Nəticədə, nanohissəciklər əczaçılıq sənayesində müxtəlif funksional tətbiqlərə daxil edilir; bunlara aşağıdakılar daxildir:

• dərmanların çatdırılması (daşıyıcı)
• diaqnostik məhsullar
• məhsulların qablaşdırılması
• biomarkerlərin kəşfi