Hielscher ултразвукова технология

Ултразвуков Лечение на Наночастиците за фармация

Ултразвукът е иновативна технология, която се използва успешно за sonochemical синтез, агломерати, дисперсия, емулгиране, Функционализиране и активиране на частици. Особено в нанотехнологиите, на ултразвук е основен метод за синтез и обработка на целите на нано-размери материали на. Тъй нанотехнологиите придоби този изключителен научен интерес, наноразмерни частици се използват в изключително много научни и промишлени области. Клонът фарма е открил високия потенциал на тази гъвкава и променлива материал, също. Следователно, наночастици са включени в различни функционални приложения във фармацевтичната индустрия, те включват:

  • подаване на лекарство (носител)
  • диагностични продукти
  • опаковката на продукта
  • биомаркер откритие

Наноматериали в Pharmaceuticals

Особено доставянето на лекарство чрез наночастици вече е доказан метод за доставяне на активни агенти, които са били прилагани преди перорално или чрез инжектиране. (Bawa 2008) Нано-формулираните лекарства могат да бъдат дозирани и доставени много по-ефективно, тъй като новите техники откриват напълно нови начини на медицинско лечение. Тази технология с висок потенциал спомага за доставянето на лекарства, топлина или други активни вещества до определени клетки, т.е. болни клетки. Чрез това директно доставяне на лекарството, здравите клетки не са обезпокоени от лекарствените ефекти. Едно поле, в което нано-формулираните лекарства вече показват, че техните обещаващи резултати са раковата терапия. В раковата терапия голямото предимство на веществата с нано размери е, че високи дози от лекарствени молекули могат да се доставят директно на туморните клетки за максимални ефекти, като същевременно се минимизират страничните ефекти към други органи. (Liu et al. 2008) Това предимство води до нано-размера, тъй като частиците са в състояние да преминат през клетъчните стени и мембраните и да освобождават активните агенти на лекарството директно в целевите клетки.

обработка на наноматериали

Както наноматериали са дефинирани като частици с размер по-малък от 100 nm, това означава, че производството и преработката на тези вещества изискват по-високи усилия.
За да се образуват и да обработва наночастици, агломерати трябва да бъдат разбити и силите на свързване трябва да бъде преодоляна. Ултразвукова кавитация е добре позната технология, за да разпръсне деагломериране и наноматериалите. Разнообразието на наноматериали и форми отваря многобройни промени за фармацевтични изследвания. въглеродни нанотръби (CNTs) имат голям вътрешен обем, който позволява повече молекули на лекарството да бъдат капсулирани и имат различни вътрешни и външни повърхности за функционализиране. (Hilder et al., 2008) С това CNTs могат да носят в клетките различни молекули като активни агенти, ДНК, протеини, пептиди, насочващи лиганди и т.н. CNT са признати за типични наноматериали и са придобили статута на една от най-активните области на нанонауката и нанотехнологиите. MWCNT се състои от 2-30 концентрични графични слоя с диаметри от 10 до 50 nm и дължина повече от 10 μm. От друга страна, SWCNT е много по-тънка, с диаметър, вариращ от 1.0 до 1.4 nm. (Srinivasan 2008) Наночастиците, както и нанотръбите могат да влязат в клетките и могат да бъдат поемани от тях напълно. В частност функционализирани въглеродни нанотръби (f-CNTs) са известни, че повишават разтворимостта и позволяват ефективно насочване на тумора. По този начин f-CNTs, SWNTs и MWNTs се предотвратяват да бъдат цитотоксични (= токсични за клетките) и да променят функцията на имунната система. Например, Единична стени въглеродни нанотръби (SWCNTs) с висока чистота могат да бъдат произведени по sonochemical начин: SWCNTs висока чистота могат да бъдат получени в течен разтвор с ултразвук силициев прах за 20 минути. при стайна температура и налягане на околната среда. (Srinivasan 2005)

Sonochemically подготвени единични стени въглеродни нанотръби (SWNTs / SWCNTs)

Фиг.1 Sonochemical производство на SWCNTs. Silica прах в разтвор на фероцен-ксилен смес се обработва с ултразвук в продължение на 20 минути. при стайна температура и при налягане на околната среда. Sonication произвежда SWCNTS висока чистота на повърхността на прах силициев диоксид. (Jeong и др. 2004 г.)

Функционализирани въглеродни нанотръби (F-CNTs) също могат да действат като системи за доставяне на ваксина. Основната идея е да се свържат антигена на въглеродни нанотръби, като запазват своята структура, като по този начин, индуциране на антитела с право специфичност.
Керамични наночастици, т.е. получени от силициев двуокис, Титанов диоксид или алуминиев оксид, включва пореста повърхност на частиците, които ги идеално лекарство носител прави.

Ултразвуково Синтез и утаяване на Наночастици

Наночастиците могат да бъдат генерирани отдолу нагоре чрез синтез или утаяване. Sonochemistry е един от най-ранните техники, използвани за получаване на наноразмерни съединения. Suslick в оригиналната си работа, се обработва с ултразвук Fe (CO) 5 или като чист течен или в разтвор на deaclin и получава 10-20nm размер аморфни наночастици желязо. Обикновено, свръхнаситен смес започва образуване на твърди частици от силно концентриран материал. Ultrasonication подобрява смесването на предшественици и увеличава масовия трансфер на повърхността на частиците. Това води до по-малък размер на частиците и по-еднакъв.

Ултразвукови хомогенизатори позволяват ефективен диспергиращ, деагломерация и mfunctionalization на нано материали.

Pic. 1: лаборатория устройство Hielscher е UP50H за соникация на малки обеми, например диспергиращи MWNTs.

Ултразвуков Функционализиране Наночастиците

За да се получат наночастици със специфични характеристики и функции, повърхността на частиците трябва да бъде променена. Различни наносистеми като полимерни наночастици, липозоми, дендримери, въглеродни нанотръби, квантови точки и др. Могат успешно да бъдат функционализирани за ефективно използване във фармацевтиката.
За да функционализиране цялото повърхността на всяка отделна частица, се изисква добро метод дисперсия. Когато диспергирани частици обикновено са заобиколени от граничния слой от молекули, привлечени към повърхността на частиците. За нови функционални групи, за да стигнат до повърхността на частиците, този граничен слой трябва да бъдат разбити или премахнати. Течните струи, произтичащи от ултразвукова кавитация могат да достигнат скорост до 1 000 километра / час. Този стрес помага за преодоляване на привличане на сили и носи функционални молекули към повърхността на частиците. В sonochemistry, този ефект се използва, за да се подобри ефективността на разпръснати катализатори.

Практически пример:

Ултразвукова функционализация на SWCNTs от PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) демонстрират, че дисперсията на единични стени въглеродни нанотръби (SWNTs) чрез ултразвук с фосфолипид-полиетилен гликол (PL-PEG) я фрагментира, като по този начин се намесва в неговата способност да блокира неспецифичното поемане от клетките. Нефрагментираният PL-PEG обаче насърчава специфичното клетъчно усвояване на целевите SWNTs към два отделни класа рецептори, експресирани от раковите клетки. Ултразвуковото третиране в присъствието на PL-PEG е обичаен метод, използван за диспергиране или функционализиране на въглеродни нанотръби, а целостта на ПЕГ е важна за насърчаване на специфичното клетъчно поглъщане на лиганд-функционализирани нанотръби. Тъй като фрагментацията е вероятна последица от ултразвук, техника, която обикновено се използва за разпръскване на SWNTs, това може да е загриженост за определени приложения като доставянето на лекарства.

Ултразвуково оборудване разпръскване като UP400S ултрасоннкаторът са идеалното средство, за да разпръсне и fragmente SWCNTs за да се подготви фармацевтични вещества.

Фигура 2:. Ултразвуково дисперсия на SWCNTs с PL-PEG (Zeineldin др 2009 г.).

Ултразвуково липозоми Образуването

Друго успешно приложение на ултразвук е приготвянето на липозоми и нанолипозоми. Липозомните лекарства и системите за доставка на гени играят важна роля в разнообразните терапии, но и в козметиката и храненето. Липозомите са добри носители, тъй като водоразтворимите активни агенти могат да бъдат поставени във водния център на липозомите или ако агентът е мастноразтворим в липидния слой. Липозомите могат да се образуват чрез ултразвук. Основният материал за липозомно препериране са амфилни молекули, получени или базирани на биологични мембранни липиди. За образуването на малки еднослойни везикули (SUV) липидната дисперсия се обработва внимателно с ултразвук – например с джобно устройство ултразвукови UP50H (50W, 30kHz), на VialTweeter или ултразвукова реактор UTR200 – в ледена баня. Продължителността на такива ултразвукова обработка трае приблизително. 5 - 15 минути. Друг метод за получаване на малки еднослойни везикули е соникация на везикули липозоми мулти-ламеларни.
Dinu-Pirvu и сътр. (2010) съобщава, получаването на трансферозоми чрез ултразвукова обработка на MLVs при стайна температура.
Hielscher Ultrasonics предлага различни ултразвукови устройства, sonotrodes и аксесоари, за да се изпълни изискването на всички видове процеси.

Ултразвуково капсулиране на средства в липозоми

Липозомите работи като носители на активни агенти. Блокада е ефективен инструмент за подготовка и образуване на липозоми за Улавянето на активни агенти. Преди капсулиране, липозомите са склонни да образуват клъстери поради заряд-заряд взаимодействието на повърхността на фосфолипидни полярни глави (Míckova и др. 2008), освен това те трябва да се отвори. Като пример, Zhu и сътр. (2003) описва капсулирането на биотин прах в липозоми чрез ултразвук. Тъй като биотин прах се прибавя към разтвор везикулна суспензия, разтворът се обработва с ултразвук в продължение на около. Един час. След тази обработка, биотин беше уловен в липозомите.

Лппозом Емулсии

За подобряване на ефекта на отглеждане овлажняващи или против стареене кремове, лосиони, гелове и други лечебен козметичен формулировки, се прибавя емулгатор на дисперсии на липозомни за стабилизиране на по-големи количества липиди. Но разследвания са доказали, че способността на липозоми обикновено е ограничено. С добавянето на емулгатори, този ефект се появява по-рано и допълнителни емулгатори предизвика отслабване на бариера афинитета на фосфатидилхолин. Наночастиците – съставен от фосфатидилхолин и липиди - са отговор на този проблем. Тези наночастици са образувани от капчиците масло, което се покрива от монослой от фосфатидилхолин. Използването на наночастици позволява състави, които са способни да абсорбират повече липиди и остават стабилни, така че допълнителни емулгатори не са необходими.
Ултразвук е доказан метод за производство на наноемулсии и нанодисперсиони. Високоинтензивният ултразвук осигурява енергията, необходима за диспергиране на течна фаза (дисперсна фаза) в малки капчици във втора фаза (непрекъсната фаза). В диспергиращата зона, имплодиращите кавитационни мехурчета предизвикват интензивни ударни вълни в обкръжаващата течност и водят до образуване на течни струи с висока скорост на течността. За да се стабилизират новосъздадените капчици от дисперсна фаза срещу коалесценция, към емулсията се добавят емулгатори (повърхностноактивни вещества, повърхностноактивни вещества) и стабилизатори. Тъй като коалесценцията на капките след разрушаване влияе върху крайното разпределение на размера на капчиците, ефективно стабилизиращите емулгатори се използват за поддържане на крайното разпределение на размера на капчиците на ниво, което е равно на разпределението непосредствено след разрушаването на капчиците в ултразвуковата диспергираща зона.

Лппозом дисперсии

Липозомните дисперсии, които се основават на ненаситен phosphatidylchlorine, липса на стабилност срещу окисление. Стабилизирането на дисперсията може да се постигне чрез антиоксиданти, такива като комплекс от витамини С и Е.
Ortan и сътр. (2002), постигнат в тяхното проучване относно ултразвукова получаването на Anethum graveolens етерично масло в липозоми добри резултати. След обработка с ултразвук, измерението на липозоми са между 70-150 пМ и за MLV между 230-475 пМ; тези стойности са приблизително постоянни и след два месеца, но inceased след 12 месец, особено в SUV дисперсия (виж хистограми долу). Измерването на стабилност, относно съществена загуба масло и разпределение на размера, също така показа, че липозомни дисперсии поддържа съдържанието на летливо масло. Това предполага, че Улавянето на етерично масло в липозоми увеличи стабилността масло.

Ултразвуково получени мултиламеларни везикули (MLV) и единични Uni-слоеста везикули (SUV) показват добра стабилност по отношение на съществена загуба на масло и разпределението на размера на частиците.

Фигура 3:. Ortan и сътр. (2009): Стабилност на MLV и SUV дисперсии след 1 година. Липозомните препарати се съхраняват при 4 ± 1 ° С.

Кликнете тук, за да прочетете повече за подготовката на ултразвукови липозомен!

Ултразвукови Effects

Освен ултразвуковото производство на наночастици, обработката на тези вещества е широко поле за приложения на ултразвук. Агломерите трябва да бъдат счупени, частиците трябва да бъдат разпръснати и / или разпръснати, повърхностите трябва да бъдат активирани или функционализирани, а нано-капчиците трябва да бъдат емулгирани. За всички тези стъпки на обработка ултразвукът е доказан основен метод. Екранът с висока мощност генерира интензивни ефекти. Когато звуковите вълни, които се разпространяват в течната среда, водят до редуване на цикли с високо налягане (сгъстяване) и ниско налягане (разреждане) с честота, която зависи от честотата. По време на цикъла на ниско налягане високочестотните ултразвукови вълни създават мехурчета или празнини в течността. Когато мехурчетата достигнат обем, при който вече не могат да поглъщат енергия, те се разпадат бурно по време на цикъл с високо налягане. Това явление се нарича кавитация,
Имплозията на резултатите от кавитация мехурчета в микро-турбуленции и микро-струи до 1000Km / час. Големите частици са подложени на повърхността ерозия (чрез кавитация срив в заобикалящата течност) или намаляване на размера на частиците (поради делене чрез сблъсък между частиците или разпадането на кавитация мехурчета формира на повърхността). Това води до рязко ускоряване на процесите на дифузия, масово трансфер и реакции твърда фаза поради кристалита размер и структура се променя. (Suslick 1998)

Ултразвукова обработка на оборудване

Hielscher е най-доставчик на високо качество и висока производителност ултразвукови процесори за лаборатория и индустриално приложение. Устройства в диапазона от 50 вата до 16,000 вата позволи да се намери правилният ултразвукови процесор за всеки обем и всеки процес. Чрез тяхната висока производителност, надеждност, здравина и лесна работа, ултразвуковата лечението е важна техника за производство и преработване на наноматериалите. Оборудван с CIP (почистване на място) и SIP (стерилизира на място), ултразвукови устройства Hielscher се гарантира безопасно и ефективно производство в съответствие с фармацевтични стандарти. Всички специфични ултразвукови методи могат лесно да бъдат тествани в лаборатория или пейка-горната скала. Резултатите от тези проучвания са напълно възпроизводими, така че следната скала действия е линейно и може лесно да се извърши и без допълнителни усилия по отношение на оптимизация на процесите.

Sono синтез може да се извърши като периодичен или като непрекъснат процес.

Pic. 2: Ултразвукова реактор поток клетки позволява непрекъснато обработка.

Позоваването литература /

  • Bawa, Радж (2008): наночастици базирани терапевтични лекарства при хората: проучване. В: нанотехнологии закон & Бизнес, лято 2008.
  • Dinu-Pirvu, Cristina; Hlevca, Cristina; Ortan, Алина; Prisada, Разван (2010): Еластични везикули като лекарства превозвачи през кожата. В: Farmacia Vol.58, 2/2010. Букурещ.
  • Hilder, Тамсин A .; Hill, James M. (2008): Капсулиране на противораково лекарство цисплатин в нанотръби. ICONN 2008. http://ro.uow.edu.au/infopapers/704
  • Jeong, Су-Hwan; Ко, Ю-Ху; Парк, Дзин-Bong; Парк, Wanjun (2004): A Sonochemical Маршрут до Single-въглеродни нанотръби при обикновени условия. В: вестник на American Chemical Society 126/2004; стр. 15982-15983.
  • Ко, Вайон БАА; Парк, Бянг Ън; Лий, Йонг мин; Хуанг, Сунг хо (2009): синтез на фуллерен [C60]-златни наночастици, използващи йонно97 80 йонни В: вестник на керамично обработване изследвания Vol. 10, 1/2009; стр. 6-10.
  • Лиу, Жуанг; Чен, Кай; Дейвис, Корин; Шерлок, Сара; Као, Кухен; Чен Ксиюан; Dai, Hongjie (2008): доставка на наркотици с въглерод нанотръби за ин виво лечение на рак. В: рак изследвания 68; 2008.
  • Mícková, A .; Tománková, K .; Kolárová, H .; Bajgar, R .; Kolár, P.; Sunka, P.; Plencner, M .; Jakubová, R .; Benes, J .; Kolácná, L .; Plánka, A .; Amler, Е. (2008): Ултразвукова ударна вълна като контролен механизъм за система за доставяне на лекарствена липозома за възможно използване в скелет, имплантиран при животни с анатогенни дефекти на артикулните хрущяли. В: Acta Veterianaria Brunensis Vol. 77, 2008; стр. 285-280.
  • Nahar, М .; Dutta, Т .; Murugesan, S .; Asthana, A .; Mishra, D .; Rajkumar, V .; Тара, М .; Saraf, S .; Jain, Н. К. (2006): Функционални полимерни наночастици: ефективен и обещаващ инструмент за активна доставка на биоактивни вещества. В: Critical Reviews в Терапевтични Drug Carrier Systems, Vol. 23, 4/2006; стр. 259-318.
  • Ortan, Алина; Къмпяну, Gh .; Dinu-Pirvu, Cristina; Попеску, Лидия (2009): Изследвания по отношение на количеството на образувания на Anethum graveolens етерично масло в липозоми. В: Poumanian биотехнологични Letters vol. 14, 3/2009; стр. 4411-4417.
  • Srinivasan, В. (2008): Въглеродни нанотръби в лечението на рак. В: Текущ науката, Vol.93, № 3, 2008.
  • метод Srinivasan, В. (2005) A 'ЗВУК "за синтез на единични стени нанотръби въглеродни при стайни условия. В: Текущ науката, Vol.88, № 1, 2005. стр 12-13..
  • Suslick, Kenneth S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia на химичните технологии; Четвъртия Ed. J. Wiley & Sons: New York, Vol. 26, 1998. стр. 517-541.
  • Zeineldin, Reema; Ал-Хейк, Маруан; Hudson, Лори G. (2009): Ролята на Полиетилен Гликол интегритет в специфичен рецептор за насочване на въглеродни нанотръби на раковите клетки. В: Nano Letters 9/2009; стр. 751-757.
  • Жу, Hai Feng; Li, Юни Бай (2003): Разпознаване на биотин-функционализиран липозоми. В: китайски химикали Letters vol. 14, 8/2003; стр. 832-835.

Свържете се с нас / Попитай за повече информация

Свържете се с нас за вашите изисквания за обработка. Ние ще ви препоръча най-подходящите настройки и обработка на параметрите за вашия проект.





Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,