Нанокапсулирана интраназална ваксина срещу S. Pneumoniae чрез ултразвук
Предимство на ваксините срещу S. pneumoniae, капсулирани в наночастици
Mott et al. (2013) определят ефикасността на интраназалното доставяне на ваксинна конструкция с наночастици от поли(млечна-ко-гликолова киселина) с размер 234 ± 87,5nm за осигуряване на защита срещу експериментална респираторна пневмококова инфекция. Наночастиците, капсулиращи термично инактивирани Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), се задържат в белите дробове 11 дни след назалното приложение в сравнение с празните NP. Имунизацията с NP-HKSP води до значителна устойчивост срещу инфекция със S. pneumoniae в сравнение с приложението само на HKSP. Повишената защита корелира със значително увеличаване на антиген-специфичния, свързан с Th1 цитокинов отговор на IFN-c от белодробните лимфоцити. Това проучване установява ефикасността на технологията на основата на NP като неинвазивен и целенасочен подход за назално-белодробна имунизация срещу белодробни инфекции.
Протокол за ултразвуково приготвяне на наночастици
Ултразвуков лизис
1×106 наночастици, капсулиращи термично инактивирани Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), са лизирани чрез ултразвукова обработка в 200µl фосфатно-буфериран физиологичен разтвор (PBS), а 70 mg поли(млечна-ко-гликолова киселина) (PLGA) са разтворени в 1 ml етилацетат. Тези два разтвора са смесени и разбъркани на вортекс при максимална скорост за 1 min, за да се образува първична емулсия вода в масло.
Ултразвуково капсулиране
Метод на двойната емулсия: След това първичната емулсия е смесена с 3 ml разтвор на 1 % поливинилов алкохол (PVA). Този разтвор е обработен с ултразвук с помощта на ултразвуков процесор UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Германия) при амплитуда 40 % за 2 min в непрекъснат режим (100% цикъл), в чист стъклен флакон, потопен в лед за отвеждане на топлината, за да се приготвят PLGA наночастици, капсулиращи HKSP. Разтворът е допълнително разреден до 20ml с автоклавирана вода (стерилизирана чрез филтър 0,22µ) и е разбъркван за 1 h при стайна температура под слаб вакуум, за да се изпари етилацетатът. След това разтворът е центрофугиран за събиране на NP и този процес е повторен два пъти за отстраняване на излишния PVA. Утайката от наночастици е ресуспендирана в 500µl автоклавирана вода и лиофилизирана. Крайните наночастици са съхранявани при -20°C до последваща употреба.
Размер на частиците на PLGA наночастици с капсулирани термично инактивирани Streptococcus pneumoniae. Размерът на частиците във водна суспензия от наночастици, измерен чрез динамично разсейване на светлината, показва средния размер и Гаусовото разпределение на частиците в партидата.
Източник: Mott et al.: Интраназалното доставяне на ваксина на основата на наночастици повишава защитата срещу S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ултразвуков хомогенизатор UIP2000hdT (2kW) с периодичен реактор с непрекъснато разбъркване
Ултразвукови процесори за фармацевтични формулации
Hielscher Ultrasonic има дългогодишен опит в проектирането, производството, дистрибуцията и сервизното обслужване на високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост.
Приготвянето на висококачествени липозоми, твърди липидни наночастици, полимерни наночастици и циклодекстринови комплекси са процеси, при които ултразвуковите системи на Hielscher се използват с висока надеждност и осигуряват превъзходно качество на получения продукт. Ултразвуковите устройства на Hielscher позволяват прецизен контрол върху всички параметри на процеса, като амплитуда, температура, налягане и енергия на ултразвуковата обработка. Интелигентният софтуер автоматично регистрира всички параметри на ултразвуковата обработка (време, дата, амплитуда, нетна енергия, обща енергия, температура, налягане) на вградената SD карта.
- Високопроизводително емулгиране
- Точен контрол върху размера на частиците и натоварването
- Високо натоварване с активни вещества
- Точен контрол върху параметрите на процеса
- Бърз процес
- Нетоплинен процес, прецизен контрол на температурата
- Линейна мащабируемост
- Възпроизводимост
- Стандартизация на процеса / GMP
- Автоклавируеми сонди и реактори
- CIP / SIP
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови устройства:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-висок | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Мощни ултразвукови хомогенизатори за работа от лабораторен до пилотен и промишлен мащаб.
Литература/Източници
- 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.
Полезни факти
Наноструктурирани лекарствени носители
Лекарствени носители с наноразмери като наноемулсии, липозоми, твърди липидни наночастици, полимерни наночастици и наноструктурирани липидни носители се използват за разработване на фармацевтични препарати с подобрени функционални свойства като подобрена бионаличност, повишена биосъвместимост, целенасочено доставяне, благоприятен полуживот в кръвта и много ниска или липсваща токсичност за здравите тъкани. Ултразвуковата обработка е високоефективна техника за приготвяне на различни форми на нанотерапевтични средства. Прочетете повече за приложенията на ултразвука във фармацевтичното производство!
Липозоми
Липозомата е везикула със сферична форма, която има поне един липиден бислой, капсулиращ ядрото от хидрофобни вещества. Както размерът, така и хидрофобният и хидрофилният характер превръщат липозомите в мощни системи за доставяне на лекарства, например липозомен витамин C. Характеристиките на липозомите се влияят съществено от липидния състав, повърхностния заряд, размера и техниката на приготвяне. Щракнете тук, за да научите повече за ултразвуковото приготвяне на липозоми!
Наноемулсии
Наноемулсиите или субмикронните емулсии са емулсии с размер на капките между 20–200nm и тясно разпределение на капките по размер. Капките с наноразмери предлагат няколко предимства както за перорално приложение, така и за локално / трансдермално доставяне на фармацевтични и биоактивни вещества, например CBD наноемулсии. Способността на капките с наноразмери ефективно да разтварят липофилни лекарства, както и повишената скорост на абсорбция, правят наноемулсиите често използвана форма за приложение с цел висока бионаличност. Наноемулгираните формулации могат да се използват и за удължено освобождаване на липофилни или хидрофилни лекарства.
Прочетете повече за ултразвуковото производство на наноемулсии!
Твърди липидни наночастици
Твърдата липидна наночастица (SLN) е сферична наночастица със среден диаметър между 10 и 1000 нанометра. Твърдите липидни наночастици имат ядро с твърда липидна матрица, в която липофилните молекули (активни вещества) могат да бъдат солюбилизирани, така че наночастицата да действа като лекарствен носител. Липидното ядро се стабилизира с емулгатор или повърхностноактивно вещество. С приложения за парентерално и перорално приложение, както и за очно, белодробно и локално доставяне на лекарства, твърдите липидни наночастици се използват за повишаване на ефикасността на лечението и намаляване на системните нежелани ефекти.
Прочетете повече за синтеза на твърди липидни наночастици с помощта на ултразвук!
Наноструктурирани липидни носители
Подобно на твърдите липидни наночастици (SLNs), наноструктурираните липидни носители (NLCs) са друга форма на наночастици на липидна основа. Наноструктурираните липидни носители (NLC) са модифицирани твърди липидни наночастици, състоящи се от смес от твърди и течни липиди, и предлагат подобрена стабилност и капацитет за натоварване.
Наноструктурираните липидни носители могат да се приготвят чрез метод на ултразвуково емулгиране.
Кристали с наноразмери
Ултразвуковата кристализация и преципитация е високоефективен начин за капсулиране на вещества с ниска разтворимост във вода в кристал с покритие. Zheng et al. (2020) съобщават за ултразвуково капсулиране на куркумин – биоактивно съединение с много ползи за здравето, но с ниска бионаличност поради ниската си разтворимост във вода. Изследователският екип разработва образуване на полиелектролитна нанообвивка слой по слой (LbL) за капсулиране на молекулите на куркумина. Те заявяват: „[u]За разлика от често използваните методи на емулгиране, нашето LbL капсулиране с помощта на ултразвук може да осигури наночастици с много по-малък размер. За куркумина получихме кристални наночастици със среден размер 80 nm и ξ-потенциал +30 mV или -50 mV, което осигури стабилност на тези наноколоиди в продължение на месеци (съхранявани в наситен разтвор на лекарството). Образуването на обвивки с два бислоя от биосъвместими полиелектролити позволи бавно освобождаване на лекарството в продължение на около 20 часа.“
Протокол за нуклеация на куркумин: Куркумин на прах е разтворен в 60 % разтвор на етанол / вода. След пълното разтваряне на куркумина са добавени водни поликатиони, поли(алиламин хидрохлорид), PAH, или биоразградим протомин сулфат (PS). След това разтворът е обработен с ултразвук с UIP1000, мощно ултразвуково устройство с мощност 1kW от Hielscher Ultrasonic, при 100вата на mL разтвор. По време на ултразвуковата обработка към разтвора бавно е добавяна вода. Поради добавената вода разтворителят става по-полярен, което намалява разтворимостта на куркумина. Когато равновесната концентрация превиши прага на разтворимост, се получава пресищане с куркумин и започва нуклеация на кристали. При ултразвукова обработка с висока мощност растежът на лекарствените частици се спира в началните етапи.
Прочетете повече за ултразвуковата преципитация и кристализация на нанокристали!