Ултразвуково формулиране на ниозоми

Ниозомите са везикули с нанометрични размери, които могат да се използват като носители на лекарства (напр. противоракови лекарства) и други биоактивни вещества. Ултразвуковото емулгиране е прост и бърз метод за формулиране на малки ниозоми с високо лекарствено натоварване.

Ниозомни везикули като наноносители на активни съставки

Ниозомата е везикула на основата на нейонно повърхностноактивно вещество, която най-често се образува от нейонно повърхностноактивно вещество с включване на холестерол като помощно вещество. Ниозомите са по-устойчиви на химично разграждане или окисление и имат дълъг срок на съхранение в сравнение с липозомите. Благодарение на повърхностноактивните вещества, използвани за получаването им, те са биоразградими, биосъвместими и неимуногенни. Ниозомите са осмотично активни, химически стабилни и осигуряват по-дълъг срок на съхранение в сравнение с липозомите. В зависимост от размера и ламеларността са налични различни методи за получаване, като ултразвукова обработка, изпаряване в обратна фаза, хидратация на тънък филм или процес на включване на лекарството чрез трансмембранен pH градиент. Ултразвуковото получаване на ниозоми е предпочитаната техника за производство на едноламеларни везикули, които са малки и с еднакви размери.

Ултразвуково формулиране на ниозоми

За формулиране на ниозоми трябва да се приготви емулсия масло във вода (o/w) от органичен разтвор на повърхностноактивно вещество и холестерол и воден разтвор, съдържащ биоактивното съединение, т.е. лекарството. Ултразвуковото емулгиране е превъзхождащата техника за смесване на несмесващи се течности като масло и вода. Чрез срязване на капчиците на двете фази и раздробяването им до нанометрични размери се получава наноемулсия. След това органичният разтворител се изпарява, при което се получават ниозоми, натоварени с терапевтични агенти и диспергирани във водната фаза. В сравнение с механичното разбъркване техниката за ултразвуково формулиране на ниозоми се отличава с образуването на ниозоми с по-малък среден размер и по-нисък индекс на полидисперсност в рамките на бърз процес. Използването на по-малки везикули обикновено е за предпочитане, тъй като те са склонни да избягват механизмите за изчистване на организма по-добре от по-големите частици и да остават по-дълго в кръвообращението. (вж. Bragagni et al. 2014)
Прочетете повече за ултразвуковата обработка за подобрени ниозомни формулации!

Протоколи за ултразвуково получаване на ниозоми

Формулирането на ниозоми чрез ултразвукова обработка е широко изследвано, поради което са налични множество научно валидирани протоколи за ултразвуково производство на ниозоми.
По-долу можете да намерите кратък преглед на няколко протокола за формулиране, при които ниозомите се получават и натоварват чрез ултразвукова обработка.

Ниозоми, натоварени с екстракти от Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) включват суров екстракт от Withania somnifera в ниозоми, предназначени за локално приложение. Биоактивните съединения са капсулирани чрез инжектиране на разтворител. За тази цел органичната и водната фаза са разбърквани непрекъснато с магнитна бъркалка, а температурата е поддържана на 60°C ± 2°C до отстраняването на органичния разтворител. Получената формулация е охладена и подложена на ултразвукова обработка върху лед с помощта на ултразвуковия апарат Hielscher UP200St. Ниозомите са със средни размери приблизително 165,9 ± 9,4 и показват висока ефективност на включване (EE%) на витанолид A.

Ниозоми, натоварени с доксорубицин
Ниозоми от N-палмитоилглюкозамин (Glu), натоварени с противораковото лекарство доксорубицин, са получени чрез разклащане на смес от NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), холестерол (58 mg) и Solulan C24 (54 mg) в разтвор на доксорубицин (1,5 mg/ml, 2 ml, приготвен в PBS) при 90°C за 1 h, последвано от ултразвукова обработка със сонда за 10 min (75% от максимума).
Везикули от палмитоилгликолхитозан (GCP) са получени, както е описано по-рано (11), чрез ултразвукова обработка със сонда на гликолхитозан (10 mg) и холестерол (4 mg) в разтвор на доксорубицин (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

Алтернативни методи за получаване на ниозоми

Алтернативните методи за формулиране на ниозоми, като техниката на изпаряване в обратна фаза или процесът на включване на лекарството чрез трансмембранен pH градиент, включват прилагане на ултразвукова енергия. И двете техники се използват предимно за формулиране на многоламеларни везикули (MLVs). По-долу можете да намерите кратко описание на двете техники и включения в тях етап на ултразвукова обработка.

Ултразвукова обработка при получаване на ниозоми чрез изпаряване в обратна фаза

При метода на изпаряване в обратна фаза (REV) компонентите на ниозомната формулация се разтварят в смес от етер и хлороформ и се добавят към водната фаза, която съдържа лекарството. Ултразвуковото емулгиране се използва за превръщане на сместа във фино диспергирана емулсия. След това органичната фаза се изпарява. Ниозомите, получени при изпаряването на органичния разтворител, са едноламеларни везикули с големи размери.

Процес на включване на лекарството чрез трансмембранен pH градиент

При процеса на включване на лекарството чрез трансмембранен pH градиент (с кисела вътрешна среда) (с дистанционно натоварване) повърхностноактивното вещество и холестеролът се разтварят в хлороформ. След това разтворителят се изпарява под вакуум, за да се получи тънък филм върху стената на облодънната колба. Филмът се хидратира с 300 mM лимонена киселина (pH 4,0) чрез вихрово разбъркване на суспензията. Многоламеларните везикули се замразяват и размразяват три пъти, след което се подлагат на ултразвукова обработка с ултразвуков апарат от сонден тип. Към тази ниозомна суспензия се добавя воден разтвор, съдържащ 10 mg/ml лекарство, и сместа се разбърква вихрово. След това pH на пробата се повишава до pH 7,0–7,2 с 1M динатриев фосфат. След това сместа се нагрява до 60°C за 10 минути. Тази техника води до получаване на многоламеларни везикули. (вж. Kazi et al. 2010)

Ултразвуково намаляване на размера на ниозомите

Ниозомите обикновено са с размери в диапазона от 10nm до 1000nm. В зависимост от техниката на получаване ниозомите често са с относително големи размери и са склонни да образуват агрегати. Конкретните размери на ниозомите обаче са важен фактор по отношение на целевия тип система за доставяне. Например много малкият размер на ниозомите в нанометричния диапазон е най-подходящ за системно доставяне на лекарства, при което лекарството трябва да премине през клетъчните мембрани, за да достигне до клетъчното целево място, докато по-големите ниозоми се препоръчват за интрамускулно и вътрекухинно доставяне на лекарства или за офталмологични приложения. Ултразвуковото намаляване на размера на ниозомите е често срещан етап при получаването на високоефективни ниозоми. Ултразвуковите сили на срязване деагломерират и диспергират ниозомите до монодисперсни нанониозоми.

Протокол – ултразвуково намаляване на размера на LipoNiosomes

Naderinezhad et al. (2017) формулират биосъвместими LipoNiosomes (комбинация от ниозома и липозома), съдържащи Tween 60: холестерол: DPPC (в съотношение 55 : 30 : 15 : 3) с 3% DSPE-mPEG. За да намалят размера на получените LipoNiosomes, след хидратацията те подлагат суспензията на ултразвукова обработка за 45 min (15 секунди включено и 10 секунди изключено, амплитуда 70% при 100 вата), за да сведат до минимум агрегацията на частиците, използвайки ултразвуков хомогенизатор UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Германия). При метода с pH градиент изсушените филми от CUR, повърхностноактивни вещества и липиди са хидратирани с 1300 mL амониев сулфат (pH 1⁄4 4) при 63 C за 47 min. След това наночастиците са подложени на ултразвукова обработка над ледена баня, за да се получат малки везикули.

Ултразвукови апарати за получаване на ниозоми

Hielscher Ultrasonic има дългогодишен опит в проектирането, производството, дистрибуцията и сервизното обслужване на високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за фармацевтичната, хранителната и козметичната промишленост.
Получаването на висококачествени ниозоми, липозоми, твърди липидни наночастици, полимерни наночастици, циклодекстринови комплекси и други наноструктурирани лекарствени носители са процеси, в които ултразвуковите апарати Hielscher се отличават благодарение на високата си надеждност, постоянната изходна мощност и прецизната управляемост. Ултразвуковите апарати Hielscher позволяват прецизен контрол върху всички параметри на процеса, като амплитуда, температура, налягане и енергия на ултразвуковата обработка. Интелигентният софтуер автоматично записва всички параметри на ултразвуковата обработка (време, дата, амплитуда, нетна енергия, обща енергия, температура, налягане) върху вградената SD карта.
Здравината на ултразвуковите апарати Hielscher позволява работа 24/7 при тежко натоварване и в трудни условия.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: