Ултразвукова формулировка на наноструктурирани липидни лекарствени носители

Наноструктурираните липидни носители (NLC) са усъвършенствана форма на наноразмерни системи за доставяне на лекарства, включващи липидно ядро и водоразтворима обвивка. NLC имат висока стабилност, предпазват активните биомолекули от разграждане и предлагат продължително освобождаване на лекарството. Ултразвукът е надеждна, ефективна и проста техника за производство на наноструктурирани липидни носители.

Ултразвукова подготовка на наноструктурирани липидни носители

Наноструктурните липидни носители (NLC) съдържат твърд липид, течен липид и повърхностно активно вещество във водна среда, което им придава добри характеристики на разтворимост и бионаличност. NLC се използват широко за формулиране на стабилни системи за носители на лекарства с висока бионаличност и продължително освобождаване на лекарства. NLC имат широк спектър от приложения, вариращи от орално до парентерално приложение, включително локално/трансдермално, офталмологично (очно) и белодробно приложение.
Ултразвуковата дисперсия и емулгиране е надеждна и ефективна техника за приготвяне на наноструктурирани липидни носители, заредени с активни съединения. Ултразвуковият NLC препарат има основното предимство, че не изисква органичен разтворител, големи количества повърхностноактивни вещества или адитивни съединения. Ултразвуковата формулировка на NLC е сравнително прост метод, тъй като топещият се липид се добавя към разтвора на повърхностноактивно активно вещество и след това се озвуква.

Примерни протоколи за ултразвуково натоварени липидни носители на наноструктури

Заредени с дексаметазон NLC чрез Sonication
Нетоксична потенциална офталмологична NLC система е изготвена под ултразвук, което води до тясно разпределение по размери, висока ефикасност на улавяне на дексаметазон и подобрено проникване. NLC системите са ултразвуково подготвени с помощта на Hielscher UP200S ултразвуков апарат и Compritol 888 ATO, Miglyol 812N и Cremophor RH60 като компоненти.
Твърдият липид, течният липид и повърхностноактивното вещество се разтопяват с помощта на нагряваща магнитна бъркалка при 85ºC. След това дексаметазон се добавя към разтопената липидна смес и се диспергира. Чистата вода се нагрява при 85ºC и двете фази са ултразвук (при 70% амплитуда за 10 минути) с Hielscher UP200S ултразвуков хомогенизатор. Системата NLC се охлажда в ледена баня.
Ултразвуково подготвените NLC показват тясно разпределение по размери, висока ефективност на заклещване на DXM и подобрено проникване.
Изследователите препоръчват използването на ниска концентрация на повърхностно активно активно вещество и ниска концентрация на липиди (напр. 2,5% за повърхностно активно активно вещество и 10% за общ липид), тъй като тогава критичните параметри на стабилност (Z_ave, ZP, PDI) и капацитетът на зареждане на лекарствата (EE%) са подходящи, докато концентрацията на емулгатора може да остане на ниски нива.
(срв. Kiss et al. 2019)

Заредени с ретинил палмитат NLC чрез Sonication
Ретиноидът е широко използвана съставка в дерматологичните терапии на бръчки. Ретинолът и ретинил палмитатът са две съединения от групата на ретиноидите, които имат способността да индуцират дебелината на епидермиса и са ефективни като средство против бръчки.
Формулировката на NLC е приготвена с помощта на ултразвуков метод. Формулата съдържа 7,2% цетил палмитат, 4,8% олеинова киселина, 10% Tween 80, 10% глицерин и 2% ретинил палмитат. Следните стъпки са предприети за получаване на заредени с ретинил палмитат NLC: Сместа от разтопени липиди се смесва с повърхностноактивното вещество, ко-повърхностноактивното вещество, глицерин и дейонизирана вода при 60-70°C. Тази смес се разбърква с миксер с висока степен на срязване при 9800 оборота в минута за 5 минути. След като се образува предварителната емулсия, тази предварителна емулсия незабавно се ултразвуков хомогенизатор тип сонда за 2 минути. След това полученият NLC се съхранява на стайна температура в продължение на 24 часа. Емулсията се съхранява при стайна температура в продължение на 24 часа и се измерва размерът на наночастиците. Формулата NLC показва размери на частиците в диапазона 200-300 nm. полученият NLC има бледожълт вид, размер на глобулата 258±15,85 nm и индекс на полидисперсност 0,31±0,09. Изображението на TEM по-долу показва ултразвуково приготвените NLC, заредени с ретинил палмитат.
(срв. Pamudji et al. 2015)

Заредени с Zingiber zerumbet NLC чрез Sonication
Наноструктурираните липидни носители се състоят от смес от твърдо-липидни, течно-липидни и повърхностноактивни вещества. Има отлични системи за доставяне на лекарства за прилагане на биоактивни вещества с лоша разтворимост във вода и за значително увеличаване на тяхната бионаличност.
Предприети са следните стъпки за формулиране на заредени с Zingiber zerumbet NLC. 1% твърд липид, т.е. глицерил моностеарат и 4% течен липид, т.е. необработено кокосово масло, се смесват и разтопяват при 50°C, за да се получи хомогенна, бистра липидна фаза. Впоследствие към липидната фаза се добавя 1% масло от Zingiber zerumbet, като температурата се поддържа непрекъснато с 10°C над температурата на топене на глицерил моностеарат. За приготвянето на водната фаза се смесват дестилирана вода, Tween 80 и соев лецитин в правилното съотношение. Водната смес веднага се добавя към липидната смес, за да се образува смес преди емулсия. След това предварителната емулсия се хомогенизира с помощта на хомогенизатор с високо срязване при 11 000 оборота в минута за 1 минута. След това предварителната емулсия се ултразвукова с помощта на ултразвуков ултразвук тип сонда при 50% амплитуди за 20 минути, накрая NLC дисперсията се охлажда на ледена водна баня до стайна температура (25±1°C), за да се загаси суспензията в студената баня, за да се предотврати агрегацията на частици. NLC се съхраняват при 4°C.
Заредените с Zingiber zerumbet NLC показват нанометров размер от 80,47±1,33, стабилен индекс на полидисперсност от 0,188±2,72 и дзета-потенциален заряд от -38,9±2,11. Ефективността на капсулиране показва способността на липидния носител да капсулира маслото от зерумбет на Zingiber с повече от 80% ефективност.
(срв. Rosli et al. 2015)

Заредени с валсаратан NLC чрез Sonication
Валсаратан е блокер на рецепторите на ангиотензин II, използван в антихипертензивно лекарство. Валсартан има ниска бионаличност от около 23% само поради лошата си разтворимост във вода. Използването на ултразвуковия метод на емулгиране на стопилка позволи да се получат заредени с валсаратан NLC със значително подобрена бионаличност.
Просто масленият разтвор на Val се смесва с определено количество разтопен липиден материал при температура 10°C над точката на топене на липидите. Воден разтвор на повърхностноактивно вещество се приготвя чрез разтваряне на определени тегла Tween 80 и натриев дезоксихолат. Разтворът на повърхностноактивното вещество се нагрява допълнително до същата температура и се смесва с масления липиден лекарствен разтвор чрез сонда за 3 минути, за да се образува емулсия. След това образуваната емулсия се диспергира в охладена вода чрез магнитно разбъркване в продължение на 10 минути. Образуваните NLC са разделени чрез центрофугиране. Взети са проби от супернатанта и анализирани за концентрацията на Val с помощта на валидиран HPLC метод.
Ултразвуковият метод на емулгиране на стопилка има редица предимства, включително простота с минимално стресово състояние и лишен от токсични органични разтворители. Постигнатата максимална ефективност на захващане е 75,04%
(срв. Albekery et al. 2017)

Други активни съединения като паклитаксел, клотримазол, домперидон, пуерарин и мелоксикам също са успешно включени в твърди липидни наночастици и наноструктурирани липидни носители с помощта на ултразвукови техники. (срв. Bahari and Hamishehkar 2016)

Ултразвукът като метод за приготвяне на нанолипидни носители (NLC) може да се използва като техника на студена или гореща хомогенизация. Ултразвуковата хомогенизация води до тясно разпределение на размера на частиците, което подобрява стабилността и свойствата за съхранение на NLC.

Ултразвукова студена хомогенизация

Когато се използва техниката на студена хомогенизация за получаване на наноструктурирани липидни носители, фармакологично активните молекули, т.е. лекарството, се разтварят в липидната стопилка и след това бързо се охлаждат с помощта на течен азот или сух лед. По време на охлаждане липидите се втвърдяват. След това твърдата липидна маса се смила с размер на наночастиците. Липидните наночастици се диспергират в студен разтвор на повърхностноактивно вещество, което дава студена предварителна суспензия. И накрая, тази суспензия се озвукова, често с помощта на ултразвуков реактор с поточна клетка, при стайна температура.
Тъй като веществата се нагряват само веднъж в първата стъпка, ултразвуковата хомогенизация на студа се използва главно за формулиране на чувствителни към топлина лекарства. Тъй като много биоактивни молекули и фармацевтични съединения са склонни към топлинно разграждане, ултразвуковата студена хомогенизация е широко използвано приложение. Друго предимство на техниката на студена хомогенизация е избягването на водна фаза, което улеснява капсулирането на хидрофилни молекули, които иначе биха могли да се разделят от течната липидна фаза към водната фаза по време на гореща хомогенизация.

Ултразвукова гореща хомогенизация

Когато ултразвукът се използва като техника за гореща хомогенизация, разтопените липиди и активното съединение (т.е. фармакологично активна съставка) се диспергират в горещо повърхностно активно вещество при интензивно разбъркване, за да се получи предварителна емулсия. За процеса на гореща хомогенизация е важно и двата разтвора, липидната/лекарствената суспензия и повърхностноактивното вещество да бъдат нагрети до една и съща температура (приблизително 5–10°C над точката на топене на твърдия липид). Във втората стъпка предварителната емулсия се обработва с високоефективна ултразвук, като същевременно се поддържа температурата.

Високоефективни ултразвукови апарати за наноструктурирани липидни носители

Мощните ултразвукови системи на Hielscher Ultrasonics се използват по целия свят във фармацевтиката&D и производство за производство на висококачествени наноносители на лекарства като твърди липидни наночастици (SLN), наноструктурирани липидни носители (NLC), наноемулсии и нанокапсули. За да отговори на изискванията на своите клиенти, Hielscher доставя ултразвукови апарати от компактния, но мощен ръчен лабораторен хомогенизатор и настолни ултразвукови апарати до напълно индустриални ултразвукови системи за производство на големи обеми фармацевтични формулировки. Предлага се широка гама от ултразвукови сонотроди и реактори, за да се осигури оптимална настройка за вашето производство на наноструктурирани липидни носители (NLC). Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
За да могат нашите клиенти да изпълнят добрите производствени практики (GMP) и да установят стандартизирани процеси, всички цифрови ултразвукови апарати са оборудвани с интелигентен софтуер за прецизна настройка на параметъра на ултразвука, непрекъснат контрол на процеса и автоматично записване на всички важни параметри на процеса на вградена SD-карта. Високото качество на продукта зависи от контрола на процеса и непрекъснато високите стандарти за обработка. Ултразвуковите апарати Hielscher ви помагат да наблюдавате и стандартизирате процеса си!

Hielscher Ultrasonics’ Индустриалните ултразвукови процесори могат да осигурят много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати: