Nano-inkapsulirana intranazalna vakcina protiv S. Pneumoniae sa ultrazvukom
Prednost vakcine protiv S. pneumoniae inkapsuliranih nanočestica
Mott et al. (2013) utvrdili su efikasnost intranazalne isporuke 234 ± 87,5 nm poli mliječne-ko-glikolne kiseline nanočestičnog konstrukta vakcine u uspostavljanju zaštite od eksperimentalne respiratorne pneumokokne infekcije. Nanočestice koje inkapsuliraju toplinom ubijeni Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) zadržane su u plućima 11 dana nakon nazalne primjene u poređenju s praznim NP. Imunizacija sa NP-HKSP proizvela je značajnu otpornost protiv S. pneumoniae infekcija u poređenju sa primenom samog HKSP. Povećana zaštita je u korelaciji sa značajnim povećanjem antigen-specifičnog Th1-povezanog IFN-c citokinskog odgovora od strane plućnih limfocita. Ova studija utvrđuje efikasnost tehnologije zasnovane na NP kao neinvazivnog i ciljanog pristupa za nazalno-plućnu imunizaciju protiv plućnih infekcija.
Protokol ultrazvučne pripreme nanočestica
ultrazvučna liza
1×106 nanočestice koje se inkapsuliraju toplinom Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) su lizirani ultrazvukom u 200 µl fiziološkog rastvora puferovanog fosfatom (PBS), a 70 mg poli mliječne-ko-glikolne kiseline (PLGA) je rastvoreno u 1 ml etil acetata. Ova dva rastvora su pomešana i vorteksana maksimalnom brzinom tokom 1 min da bi se formirala primarna emulzija voda u ulju.
ultrazvučna inkapsulacija
Metoda dvostruke emulzije: Primarna emulzija je zatim pomešana sa 3 ml 1% rastvora polivinil alkohola (PVA). Ovo rješenje je ultrazvučno obrađeno ultrazvučnim procesorom UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Njemačka) na 40 % amplitude tokom 2 min u kontinuiranom načinu rada (100% ciklus), u čistoj staklenoj bočici uronjenoj u led za odvođenje topline, za pripremu HKSP inkapsulirajućih PLGA nanočestica. Rastvor je dalje razrijeđen do 20 ml sa autoklaviranom vodom (0,22µ filter steriliziran) i miješan 1 h na sobnoj temperaturi pod blagim vakuumom da se etil acetat ispari. Otopina je zatim centrifugirana da se sakupe NP-ovi, a ovaj proces je ponovljen dvaput da bi se uklonio višak PVA. Peleta nanočestica je resuspendirana u 500 µl autoklavirane vode i osušena smrzavanjem. Konačne nanočestice su čuvane na -20°C do dalje upotrebe.
Veličina čestica ubijanja toplinom Streptococcus pneumoniae-inkapsulirane PLGA nanočestice. Veličina čestica vodene suspenzije nanočestica izmjerena dinamičkim raspršivanjem svjetlosti pokazuje prosječnu veličinu i Gausovu raspodjelu čestica u šarži.
Izvor: Mott et al.: Intranazalna isporuka vakcine na bazi nanočestica povećava zaštitu od S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa kontinuiranim mešanjem šaržnog reaktora
Ultrazvučni procesori za farmaceutske formulacije
Hielscher Ultrasonic ima dugogodišnje iskustvo u dizajnu, proizvodnji, distribuciji i servisu ultrazvučnih homogenizatora visokih performansi za farmaceutsku i prehrambenu industriju.
Priprema visokokvalitetnih liposoma, čvrstih lipidnih nanočestica, polimernih nanočestica i ciklodekstrinskih kompleksa su procesi koje Hielscher ultrazvučni sistemi koriste s visokom pouzdanošću i vrhunskim kvalitetom izlaza. Hielscher ultrasonicatori omogućuju preciznu kontrolu nad svim parametrima procesa, kao što su amplituda, temperatura, pritisak i energija ultrazvuka. Inteligentni softver automatski protokolira sve parametre sonikacije (vrijeme, datum, amplituda, neto energija, ukupna energija, temperatura, pritisak) na ugrađenoj SD kartici.
- Emulzifikacija visokih performansi
- Točna kontrola veličine čestica i opterećenja
- Visoko opterećenje aktivnih supstanci
- Tačna kontrola parametara procesa
- Brzi proces
- Netermalna, precizna kontrola temperature
- linearnu skalabilnost
- reproduktivnost
- Standardizacija procesa / GMP
- Sonde i reaktori koji se mogu autoklavirati
- CIP / SIP
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od lab to pilot i industrijski skala.
Literatura/Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
nano-strukturirani nosači lijekova
Nosioci lijekova nano veličine kao što su nano-emulzije, liposomi, nanočestice čvrstih lipida, polimerne nanočestice i nano-strukturirani nosači lipida koriste se za formuliranje lijekova s poboljšanim funkcijama kao što su poboljšana biodostupnost, povećana biokompatibilnost, ciljana isporuka, povoljna polovina krvi život, te vrlo nisku ili nikakvu toksičnost za zdrava tkiva. Ultrazvuk je vrlo efikasna tehnika za formulisanje različitih oblika nanoterapeutika. Pročitajte više o primjeni ultrazvuka u farmaceutskoj proizvodnji!
liposomi
Liposom je sferno oblikovana vezikula koja ima najmanje jedan lipidni dvosloj, koji inkapsulira jezgro hidrofobnih supstanci. I veličina, kao i hidrofobni i hidrofilni karakter pretvaraju liposome u moćne sisteme za isporuku lijeka, npr. lipozomalni vitamin C. Na karakteristike liposoma značajno utiču sastav lipida, površinski naboj, veličina i tehnika pripreme. Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj pripremi liposoma!
nano-emulzije
Nanoemulzije ili submikronske emulzije su emulzije s veličinom kapljica između 20-200 nm i uskom distribucijom kapljica. Kapljice nano veličine nude nekoliko prednosti za oralnu primjenu, kao i za topikalnu / transdermalnu dostavu farmaceutskih i bioaktivnih supstanci, npr. CBD nanoemulzije. Kapljice nano veličine sa sposobnošću da efikasno rastvaraju lipofilne lekove, kao i povećana brzina apsorpcije čine nano-emulzije često korišćenim oblikom davanja za visoku biodostupnost. Nanoemulgirane formulacije se također mogu koristiti za produženo oslobađanje lipofilnih ili hidrofilnih lijekova.
Pročitajte više o ultrazvučnoj proizvodnji nano-emulzija!
čvrste lipidne nanočestice
Čvrsta lipidna nanočestica (SLN) je sferna nanočestica srednjeg prečnika između 10 i 1000 nanometara. Čvrste lipidne nanočestice imaju čvrstu lipidnu jezgru u kojoj se lipofilne molekule (aktivne tvari) mogu solubilizirati tako da nanočestice djeluju kao nosač lijeka. Lipidno jezgro je stabilizirano emulgatorom ili surfaktantom. Uz primjenu za parenteralnu i oralnu primjenu, kao i za okularnu, plućnu i lokalnu primjenu lijekova, čvrste lipidne nanočestice se koriste za poboljšanje efikasnosti liječenja i smanjenje sistemskih nuspojava.
Pročitajte više o ultrazvučno potpomognutoj sintezi čvrstih lipidnih nanočestica!
Nano-strukturirani lipidni nosači
Isto kao i čvrste lipidne nanočestice (SLN), nano-strukturirani lipidni nosači (NLC) su još jedan oblik nanočestica zasnovanih na lipidima. Nano-strukturirani lipidni nosači (NLC) su modificirane čvrste lipidne nanočestice koje se sastoje od mješavine čvrstih i tekućih lipida i nude poboljšanu stabilnost i kapacitet punjenja.
Nanostrukturirani lipidni nosači mogu se pripremiti metodom ultrazvučne emulzije.
Kristali nano-veličine
Ultrazvučna kristalizacija i precipitacija je veoma moćan način za kapsuliranje supstanci sa slabom topljivošću u vodi u obloženi kristal. Zheng et al. (2020) izvještavaju o ultrazvučnoj inkapsulaciji kurkumina, bioaktivnog jedinjenja s mnogim zdravstvenim prednostima, ali slabom biodostupnošću zbog niske topljivosti u vodi. Istraživački tim je razvio polielektrolitnu formaciju sloj-po-sloj (LbL) nanoljuske za kapsuliranje molekula kurkumina. Oni navode da „[u]za razliku od uobičajenih metoda emulzije, naša ultrazvučna LbL inkapsulacija može postići nanočestice mnogo manje veličine. Za kurkumin smo dobili kristalne nanočestice prosječne veličine 80 nm, i ξ-potencijala od +30 mV ili -50 mV, što je osiguravalo stabilnost ovih nanokoloida mjesecima (čuvane u zasićenom rastvoru lijeka). Formiranje ljuski sa dva dvosloja biokompatibilnih polielektrolita omogućilo je sporo oslobađanje lijeka tokom otprilike 20 sati.”
Protokol nukleacije kurkumina: Kurkumin u prahu je otopljen u 60% rastvoru etanola/vode. Nakon potpunog rastvaranja kurkumina, dodani su vodeni polikationi, poli(alilamin hidrohlorid), PAH ili biorazgradivi protomin sulfat (PS). Zatim je otopina obrađena ultrazvukom sa UIP1000, 1kW moćnim ultrasonikatorom od Hielscher Ultrasonic, pri 100 vati po ml otopine. Tokom ultrazvučne obrade, u otopinu se polako dodavala voda. Zbog dodane vode, rastvarač postaje polarniji, što smanjuje rastvorljivost kurkumina. Kada ravnotežna koncentracija pređe prag rastvorljivosti ra dolazi do prezasićenja kurkumina i počinje nukleacija kristala. Pod ultrazvukom velike snage, rast čestica lijeka se zaustavlja u početnim fazama.
Pročitajte više o ultrazvučnom taloženju i kristalizaciji nano-kristala!