Tecnologia d'ultrasons Hielscher

Tractament ultrasònic de nanopartícules per Farmacèutics

L'ultrasò és una tecnologia innovadora que s'utilitza amb èxit per sonoquímica síntesi, desaglomeració, dispersió, Emulsionants, Funcionalització i l'activació de les partícules. Particularment en la nanotecnologia, la ultrasonicación és una tècnica essencial per a les finalitats de síntesi i processament de materials nano de mida. Atès que la nanotecnologia ha guanyat aquest extraordinari interès científic, partícules de mida nanomètrica s'utilitzen en molts camps extraordinàriament científiques i industrials. La branca Pharma ha descobert l'alt potencial d'aquest material flexible i variable, també. En conseqüència, les nanopartícules estan implicats en diverses aplicacions funcionals en la indústria farmacèutica, aquests inclouen:

  • administració de fàrmacs (portador)
  • productes de diagnòstic
  • Els envasos de productes
  • el descobriment de biomarcadors

Nanomaterials en productes farmacèutics

Especialment, l'administració de fàrmacs a través de nanopartícules ja és un mètode demostrat per a la realització d'agents actius que s'han administrat abans orals o per injecció. (Bawa 2008) Els fàrmacs formulats amb nano poden ser dosificats i lliurats de forma molt més eficient a mesura que les noves tècniques obren formes completament noves de tractaments mèdics. Aquesta tecnologia d'alt potencial ajuda a subministrar drogues, calor o altres substàncies actives a cèl·lules específiques, és a dir, cèl·lules malaltes. Mitjançant aquest lliurament de fàrmacs directes, les cèl·lules sanes no són fraccionades per efectes de drogues. Un dels camps, ja que els fàrmacs nano-formulats ja mostren els seus resultats prometedors és la teràpia del càncer. En la teràpia del càncer, es tracta del gran avantatge de les substàncies de mida nano que les dosis elevades de molècules de fàrmacs es poden lliurar directament a les cèl·lules tumorals per obtenir efectes màxims i minimitzar els efectes secundaris a altres òrgans. (Liu et al. 2008). Aquest avantatge dóna com a resultat la mida nano perquè les partícules poden passar les parets cel·lulars i les membranes i alliberar els agents actius del fàrmac directament a les cèl·lules específiques.

processament de nanomaterials

Com els nanomaterials es defineixen com partícules amb una dimensió inferior a 100 nm, això significa que la producció i el processament d'aquestes substàncies requereixen esforços més alts.
Per formar i processar les nanopartícules, els aglomerats han de ser trencat i forces d'enllaç que ha superat. cavitació ultrasònica és una tecnologia ben coneguda per desaglomerar i dispersar els nanomaterials. La diversitat dels nanomaterials i formes obre múltiples canvis per a la investigació farmacèutica. nanotubs de carboni (CNT) tenen un gran volum interior que permet encapsular més molècules de fàrmacs i tenen diferents superfícies internes i externes per a la seva funcionalització. (Hilder et al., 2008) Per aquest motiu, les CNT poden transportar diverses molècules com ara agents actius, ADN, proteïnes, pèptids, lligands d'orientació, etc. a les cèl·lules. Les CNT han estat reconegudes com els nanomaterials per excel·lència i han adquirit l'estatus d'un dels camps més actius de la nanociència i la nanotecnologia. El MWCNT està format per 2 a 30 capes de grafit concentric, els diàmetres de la qual oscil·len entre 10 i 50 nm i una longitud superior a 10 μm. D'altra banda, SWCNT és molt més prim, amb un diàmetre que oscil·la entre 1,0 i 1,4 nm. (Srinivasan 2008) Les nanopartícules, així com els nanotubs poden entrar a les cèl·lules i poden ser preses per ells completament. En particular, els nanotubs de carboni funcionalitzats (f-CNT) són coneguts per potenciar la solubilitat i permetre una orientació eficient del tumor. Per això, s'evita que f-CNTs, SWNTs i MWNTs siguin citotòxics (= tòxics a les cèl·lules) i alterin la funció del sistema immunitari. Per exemple, Els nanotubs de carboni de paret simple (SWCNTs) d'alta puresa poden ser produïts en forma sonoquímica: SWCNTs d'alta puresa es poden obtenir a una solució líquida per sonicació pols de sílice per 20 min. a temperatura ambient i pressió ambient. (Srinivasan 2005)

Sonochemically preparats nanotubs de carboni de paret única (SWNT / SWCNTs)

Fig.1: la producció de sonochemical SWCNTs. pols de sílice en una solució de barreja de ferrocè-xilè ha estat sonicado durant 20 min. a temperatura ambient i sota pressió ambient. La sonicació produeix SWCNTs d'alta puresa en la superfície de la pols de sílice. (Jeong et al. 2004)

Funcionalitzats nanotubs de carboni (CNT) f-també poden actuar com a sistemes d'administració de vacunes. El concepte bàsic és vincular l'antigen als nanotubs de carboni al mateix temps que conserva la seva conformació, per tant, la inducció de la resposta d'anticossos amb l'especificitat dreta.
nanopartícules de ceràmica, és a dir, derivats de sílice, Titània o alúmina, disposen d'una superfície de la partícula porosa que ells un portador de fàrmac ideal fa.

Ultrasonic Síntesi i precipitació de nanopartícules

Les nanopartícules poden ser generats de baix a dalt per síntesi o precipitació. sonoquímica és una de les primeres tècniques utilitzades per preparar els compostos de mida nanomètrica. Suslick en la seva obra original, es va sotmetre a ultrasons Fe (CO) 5, ja sigui com un líquid pur o en una solució deaclin i va obtenir mida nanopartícules de ferro amorfs 10-20nm. Generalment, una barreja sobresaturada s'inicia la formació de partícules sòlides d'un material altament concentrada. Ultrasons millora la barreja dels precursors i augmenta la transferència de massa en la superfície de la partícula. Això condueix a mida de partícula més petit i més gran uniformitat.

homogeneïtzadors ultrasònics permeten una dispersió eficaç, desaglomeració i mfunctionalization de materials nano.

Pic. 1: dispositiu de laboratori de Hielscher UP50H per a la sonicació de petits volums, per exemple, dispersar MWNT.

Ultrasonic Funcionalització de nanopartícules

Per obtenir nanopartícules amb característiques i funcions específiques, s'ha de modificar la superfície de les partícules. Diversos nanosistemes com ara nanopartícules polimèriques, liposomes, dendrímers, nanotubs de carboni, punts quàntics, etc., poden funcionar amb èxit per a un ús eficient en farmacèutica.
Per funcionalitzar la superfície completa de cada partícula individual, es requereix un bon mètode de dispersió. Quan es dispersa, les partícules són típicament envoltats per una capa límit de molècules atrets a la superfície de la partícula. Per tal que nous grups funcionals per arribar a la superfície de la partícula, aquesta capa límit ha de ser trencat o retirat. Els dolls líquids resultants de la cavitació ultrasònica poden arribar a velocitats de fins a 1.000 quilòmetres / h. Aquest estrès ajuda a superar les forces d'atracció i porta a les molècules funcionals a la superfície de la partícula. En sonoquímica, aquest efecte s'utilitza per millorar el rendiment dels catalitzadors dispersos.

Exemple pràctic:

Funcionalització ultrasònica de SWCNTs per PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) va demostrar que la dispersió de nanotubs de carboni d'una sola paret (SWNT) mitjançant ultrasons amb fosfolípids-polietilenglicol (PL-PEG) la fragmenta, interfiriendo així amb la seva capacitat per bloquejar la captació no específica per part de les cèl·lules. No obstant això, el PL-PEG no afavorit promou l'absorció celular específica de SWNTs dirigits a dues classes diferents de receptors expressats per cèl·lules cancerígenes. El tractament ultrasònic en presència de PL-PEG és un mètode habitual per dispersar o funcionalitzar els nanotubs de carboni i la integritat de PEG és important per promoure l'absorció cel·lular específica de nanotubs funcionals amb lligands. Atès que la fragmentació és probablement una conseqüència de l'ultrasons, una tècnica que s'utilitza habitualment per dispersar els SWNT, potser aquesta sigui una preocupació per a determinades aplicacions com ara l'enviament de fàrmacs.

Ultrasònic equip de dispersió com ara els UP400S ultrasonicador són l'eina perfecta per dispersar i SWCNTs fragmenti per tal de preparar substàncies farmacèutiques.

Fig. 2: dispersió ultrasònica de SWCNTs amb PL-PEG (Zeineldin et al 2009).

La formació de liposomes ultrasònica

Una altra aplicació exitosa d'ultrasons és la preparació de liposomes i nano-liposomes. Els sistemes de lliurament de gens i de fàrmacs basats en liposomes tenen un paper important en les múltiples teràpies, però també en cosmètica i nutrició. Els liposomes són bons portadors, ja que els agents actius solubles en aigua es poden col·locar al centre aquós del liposomes o, si l'agent és soluble en greixos, a la capa de lípids. Els liposomes es poden formar mitjançant l'ús d'ultrasons. El material bàsic per a la preparació de liposomes són molècules amfíliques derivades o basades en lípids de membrana biològics. Per a la formació de petites vesícules unilamellars (SUV), la dispersió lipídica es sonica suaument – per exemple. amb el dispositiu ultrasònic de mà UP50H (50W, 30 kHz), el VialTweeter o el reactor ultrasònic UTR200 – en un bany de gel. La durada d'un tractament d'aquest tipus ultrasònic dura aprox. 5 - 15 minuts. Un altre mètode per produir vesícules unilamel · lars petites és la sonicació de les vesícules de liposomes multi-lamel·lars.
Dinu-Pîrvu et al. (2010) informa de l'obtenció de transferosomas per sonicació MLVs a temperatura ambient.
Hielscher ultrasons ofereix diversos dispositius ultrasònics, sonotrodos i accessoris per a satisfer el requisit de tot tipus de processos.

encapsulació ultrasònic d'agents en liposomes

Els liposomes funciona com a portadors per a agents actius. L'ultrasò és una eina eficaç per a preparar i formar els liposomes per l'atrapament d'agents actius. Abans de l'encapsulació, els liposomes tendeixen a formar raïms, a causa de la interacció de càrrega-càrrega superficial de caps polars de fosfolípids (Mičková et al. 2008), a més, han de ser obert. A tall d'exemple, Zhu et al. (2003) descriuen l'encapsulació de pols de biotina en liposomes mitjançant ultrasonicación. Com s'hi va afegir la pols de biotina en la solució de suspensió de vesícules, la solució ha estat sonicado durant aprox. 1 hora. Després d'aquest tractament, la biotina va ser atrapat en els liposomes.

Les emulsions de liposomes

Per millorar l'efecte de criança d'hidratació o cremes, locions, gels i altres formulacions cosmecèutics anti-envelliment, emulsionant s'afegeixen a les dispersions liposomals per estabilitzar majors quantitats de lípids. No obstant això, les investigacions han demostrat que la capacitat dels liposomes és generalment limitada. Amb l'addició d'emulsionants, aquest efecte apareix més d'hora i els emulsionants addicionals provocar un debilitament de l'afinitat barrera de fosfatidilcolina. les nanopartícules – composta de fosfatidilcolina i lípids - són la resposta a aquest problema. Aquestes nanopartícules estan formades per una goteta d'oli que està coberta per una monocapa de fosfatidilcolina. L'ús de nanopartícules permet formulacions que són capaços d'absorbir més lípids i romanen estables, de manera que no són necessaris emulsionants addicionals.
L'ultrasons és un mètode provat per a la producció de nanoemulsions i nanodispersions. L'ecografia altament intensiva subministra la potència necessària per dispersar una fase líquida (fase dispersa) en petites gotetes en una segona fase (fase contínua). A la zona de dispersió, implosionant les bombolles de cavitació produeixen ones de xoc intensives al líquid circumdant i donen lloc a la formació de dolls líquids d'alta velocitat del líquid. Per tal d'estabilitzar les gotetes recentment formades de la fase dispersa contra la coalescència, s'afegeixen emulsionants (substàncies actives superficials, tensioactius) i estabilitzadors a l'emulsió. Atès que la coalescència de les gotes després de la interrupció influeix en la distribució final de la mida de gotes, s'utilitzen emulsionants d'estabilització eficient per mantenir la distribució final de la mida de gotes en un nivell que és igual a la distribució immediatament després de la interrupció de gotes a la zona de dispersió d'ultrasons.

Les dispersions de liposomes

dispersions liposomals, que es basen en phosphatidylchlorine insaturat, la manca de l'estabilitat contra l'oxidació. L'estabilització de la dispersió es pot aconseguir pels antioxidants, com ara per un complex de vitamines C i E.
Ortan et al. (2002) assolit en el seu estudi sobre la preparació d'ultrasons de Anethum graveolens oli essencial en liposomes bons resultats. Després de la sonicació, la dimensió dels liposomes eren entre 70-150 nm, i per MLV entre 230-475 nm; aquests valors van ser aproximadament constant també després de 2 mesos, però inceased després de 12 mesos, especialment en dispersió SUV (veure histogrames baix). El mesurament d'estabilitat, en relació amb la pèrdua d'oli essencial i distribució de grandària, també va mostrar que les dispersions liposomals mantenen el contingut d'oli volàtil. Això suggereix que l'atrapament de l'oli essencial en liposomes va augmentar l'estabilitat de l'oli.

preparats per ultrasons vesícules multi-laminars (MLV) i vesícules uni-laminar individuals (SUV) mostren una bona estabilitat en relació amb la pèrdua d'oli essencial i la distribució de la mida de partícules.

Fig. 3: ortan et al. (2009): Estabilitat de MLV i SUV dispersions després d'1 any. Les formulacions liposomals van ser emmagatzemades a 4 ± 1 ºC.

Feu clic aquí per llegir més sobre la preparació de liposomes d'ultrasons!

efectes ultrasònics

Al costat de la producció d'ultrasons de nanopartícules, el processament d'aquestes substàncies és un ampli camp per a aplicacions d'ultrasons. Els aglomerats s'han de trencar, les partícules s'han de desxifrar i / o dispersar, les superfícies s'han d'activar o funcionalitzar, i les nano-gotetes s'han de emulsionar. Per a tots aquests passos de processament, l'ecografia és un mètode essencial comprovat. L'ecografia d'alta potència genera efectes intensos. Quan es sonicen líquids a altes intensitats, les ones sonores que es propaguen en els mitjans líquids resulten en alternar cicles d'alta pressió (compressió) i baixa pressió (rarefacció), amb taxes depenent de la freqüència. Durant el cicle de baixa pressió, les ones ultrasòniques d'alta intensitat creen petites bombolles de buit o buits en el líquid. Quan les bombolles aconsegueixen un volum en el qual ja no poden absorbir energia, es col · loquen violentament durant un cicle d'alta pressió. Es denomina aquest fenomen cavitació.
La implosió de les bombolles de cavitació resultats en micro-turbulències i micro-dolls de fins a 1.000 quilòmetres / h. Les partícules grans estan subjectes a la superfície d'erosió (a través de col·lapse cavitació en el líquid circumdant) o la reducció de la mida de partícula (a causa de la fissió a través de col·lisió entre partícules o el col·lapse de les bombolles de cavitació formada en la superfície). Això condueix a la forta acceleració dels processos de difusió, de transferència de massa i reaccions en fase sòlida causa de la grandària dels cristallets i el canvi d'estructura. (Suslick 1998)

Equips de processament d'ultrasons

Hielscher és el principal proveïdor d'alta qualitat i processadors d'ultrasons d'alt rendiment per a laboratori i aplicació industrial. Els dispositius en l'interval de 50 watts Fins a 16.000 watts permetrà trobar el processador d'ultrasons adequat per a cada volum i cada procés. Pel seu alt rendiment, fiabilitat, robustesa i facilitat d'operació, el tractament d'ultrasons és una tècnica essencial per a la preparació i el processament dels nanomaterials. Equipat amb CIP (neteja en el lloc) i SIP (esterilitzar-in-place), dispositius d'ultrasons de Hielscher garantir la producció segura i eficient d'acord a les normes farmacèutiques. Tots els processos ultrasònics específics puc provar fàcilment en el laboratori o de banc superior escala. Els resultats d'aquests assajos són completament reproduïble, de manera que l'escala-up és lineal i es pot fer fàcilment i sense esforços addicionals pel que fa a l'optimització de processos.

Sono-síntesi es pot dur a terme com un procés per lots o com un procés continu.

Pic. 2: reactor cel de flux ultrasònic de permetre el processament continu.

Literatura / Referències

  • Bawa, Raj (2008): terapèutica basada en Nanopartípodes en humans: una enquesta. A: Llei de nanotecnologia & Negoci, Estiu 2008.
  • Dinu-Pîrvu, Cristina; Hlevca, Cristina; Ortan, Alina; Prisada, Razvan (2010): vesícules elàstics com a fàrmacs portadors través de la pell. En: Farmàcia vol.58, 2/2010. Bucarest.
  • Hilder, Tamsyn A.; Hill, James M. (2008): L'encapsulació del cisplatí medicament contra el càncer en els nanotubs. Iconn 2008. http://ro.uow.edu.au/infopapers/704
  • Jeong, Soo-Hwan; Ko, Ju-Hye; Parc, Jing-Bong; Parc, Wanjun (2004): Una ruta sonochemical a una sola paret nanotubs de carboni sota condicions ambientals. En: Journal of the American Chemical Society 126/2004; pp. 15.982-15.983.
  • Ko, Weon BAE; Park, Byoung Eun; Lee, min jove; Hwang, Sung ho (2009): síntesi de fullerene [C60]-nanopartícules d'or a través de no iònics surfactantspolysorbate 80 i Brij 97. A: revista d'investigació de processament de ceràmica vol. 10, 1/2009; pàg. 6-10.
  • Liu, Zhuang; El seu propi Davis, Corrine; Josep, la Maria Cao, Qizhen; L'equip de Chen Xiaoyuan; Dai, Hongjie (2008): lliurament de fàrmacs amb nanotubs de carboni per al tractament del càncer in vivo. A: investigació del càncer 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, E. (2008): Shock-Wave ultrasònic com a mecanisme de control per a un sistema de lliurament de medicaments liposomes per al seu possible ús en el bastida implantat en animals amb defectes articulars de cartílag iatrogènics. A: Acta Veterianaria Brunensis Vol. 77, 2008; pp. 285-280.
  • Nahar, M.; Dutta, T.; Murugesan, S.; Asthana, A.; Mishra, D.; Rajkumar, V.; Tare, M.; Saraf, S.; Jain, N. K. (2006): nanopartícules polimèriques funcionals: una eina eficaç i prometedor per al subministrament actiu de bioactius. En: Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems, vol. 23, 4/2006; pp. 259-318.
  • Ortan, Alina; Campeanu, Gh.; Dinu-Pîrvu, Cristina; Popescu, Lidia (2009): Estudis sobre l'atrapament de Anethum graveolens oli essencial en liposomes. En: Poumanian biotecnològiques Cartes Vol. 14, 3/2009; pp. 4411-4417.
  • Srinivasan, C. (2008): Els nanotubs de carboni en la teràpia del càncer. En: Current Science, Vol.93, Nº 3, 2008.
  • mètode Srinivasan, C. (2005) A 'SOUND' per a la síntesi de nanotubs de carboni de paret simple en condicions ambientals. En: Current Science, vol.88, Nº 1, 2005. pp 12-13 ..
  • Suslick, Kenneth S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4ª ed. J. Wiley & Sons: Nova York, vol. 26, 1998. pp. 517-541.
  • Zeineldin, Reema; A-Haik, Marwan; Hudson, Laurie G. (2009): El paper d'Integritat Polietilenglicol receptor específic en la focalització de nanotubs de carboni de les cèl·lules canceroses. En: Nano Letters 9/2009; pp. 751-757.
  • Zhu, Hai Feng; Li, Jun Bai (2003): Reconeixement de biotina-funcionalitzats liposomes. En: Xina Vol Chemicals Lletres. 14, 8/2003; pp. 832-835.

Contacti amb nosaltres / Demana més informació

Parlar amb nosaltres sobre els seus requisits de processament. Anem a recomanar els paràmetres de configuració i de processament més adequats per al seu projecte.





Tingueu en compte que Política de privacitat.