Ultrazvuková formulace nanostrukturovaných lipidových nosičů léčiv

Nanostrukturované lipidové nosiče (NLC) jsou pokročilou formou nano-velkých systémů pro dodávání léčiv s lipidovým jádrem a obalem rozpustným ve vodě. NLC mají vysokou stabilitu, chrání aktivní biomolekuly před degradací a nabízejí trvalé uvolňování léčiva. Ultrazvuku je spolehlivá, účinná a jednoduchá technika pro výrobu naložených nanostrukturovaných lipidových nosičů.

Ultrazvuková příprava nanostrukturovaných lipidových nosičů

Nanostrukturní lipidové nosiče (NLC) obsahují pevný lipid, kapalný lipid a povrchově aktivní látku ve vodném prostředí, což jim dává dobrou rozpustnost a vlastnosti biologické dostupnosti. NLC jsou široce používány k formulaci stabilních systémů nosičů léčiv s vysokou biologickou dostupností a trvalým uvolňováním léčiva. NLC mají širokou škálu aplikací od perorálního po parenterální podání, včetně topického/transdermálního, očního (očního) a plicního podání.
Ultrazvuková disperze a emulgace je spolehlivá a účinná technika pro přípravu nanostrukturovaných lipidových nosičů nabitých aktivními sloučeninami. Ultrazvukový přípravek NLC má hlavní výhodu v tom, že nevyžaduje organické rozpouštědlo, velké množství povrchově aktivní látky nebo aditivních sloučenin. Ultrazvuková formulace NLC je relativně jednoduchá metoda, protože tající lipid se přidá do roztoku povrchově aktivní látky a poté se sonikuje.

Příkladné protokoly pro ultrazvukem zatížené nanostrukturní lipidové nosiče

NLC naložené dexamethasonem prostřednictvím ultrazvuku
Netoxický potenciální oftalmologický systém NLC byl připraven pod ultrazvukem, což mělo za následek úzkou distribuci velikosti, vysokou účinnost zachycování dexamethasonu a zlepšenou penetraci. NLC systémy byly připraveny ultrazvukem pomocí Hielscher UP200S ultrasonikator a Compritol 888 ATO, Miglyol 812N a Cremophor RH60 jako komponenty.
Pevný lipid, kapalný lipid a povrchově aktivní látka byly roztaveny pomocí zahřívacího magnetického míchadla při teplotě 85 °C. Poté byl do rozpuštěné lipidové směsi přidán dexamethason a dispergován. Čistá voda byla zahřáta na 85 ° C a obě fáze byly sonikovány (při 70% amplitudě po dobu 10 minut) s Hielscher UP200S ultrazvukový homogenizátor. Systém NLC byl chlazen v ledové lázni.
Ultrazvukem připravené NLC vykazují úzkou distribuci velikosti, vysokou účinnost zachycování DXM a zlepšenou penetraci.
Výzkumníci doporučují použití nízké koncentrace povrchově aktivní látky a nízké koncentrace lipidů (např. 2,5 % pro povrchově aktivní látku a 10 % pro celkový lipid), protože pak jsou kritické parametry stability (Z_Ave, ZP, PDI) a kapacita plnění léčiva (EE%) jsou vhodné, zatímco koncentrace emulgátoru může zůstat na nízké úrovni.
(srov. Kiss et al. 2019)

NLC naložené retinylpalmitátem prostřednictvím sonikace
Retinoid je široce používanou složkou při dermatologických terapiích vrásek. Retinol a retinylpalmitát jsou dvě sloučeniny ze skupiny retinoidů, které mají schopnost indukovat tloušťku epidermis a jsou účinné jako prostředek proti vráskám.
Formulace NLC byla připravena pomocí ultrazvukové metody. Přípravek obsahoval 7,2 % cetylpalmitátu, 4,8 % kyseliny olejové, 10 % Tween 80, 10 % glycerinu a 2 % retinylpalmitátu. K výrobě NLC s retinylpalmitátem byly podniknuty následující kroky: Směs roztavených lipidů se smíchá s povrchově aktivní látkou, kopovrchově aktivní látkou, glycerinem a deionizovanou vodou při teplotě 60-70 °C. Tato směs se míchá mixérem s vysokým střihem při 9800 ot./min po dobu 5 minut. Poté, co se vytvoří předemulze, je tato předemulze okamžitě sonikována pomocí ultrazvukového homogenizátoru typu sondy po dobu 2 minut. Poté byl získaný NLC udržován při pokojové teplotě po dobu 24 hodin. Emulze byla skladována při pokojové teplotě po dobu 24 hodin a byla změřena velikost nanočástic. Vzorec NLC ukazoval velikosti částic v rozmezí 200-300 nm. získaný NLC má světle žlutý vzhled, velikost globule 258±15,85 nm a index polydisperzity 0,31±0,09. Obrázek TEM níže ukazuje ultrazvukem připravené NLC naložené retinylpalmitátem.
(srov. Pamudji et al. 2015)

NLC naložené Zingiber zerumbet prostřednictvím ultrazvuku
Nanostrukturované lipidové nosiče se skládají ze směsi pevných lipidů, kapalných lipidů a povrchově aktivních látek. Jedná se o vynikající systémy dodávání léčiv pro podávání bioaktivních látek se špatnou rozpustností ve vodě a pro výrazné zvýšení jejich biologické dostupnosti.
Následující kroky byly podniknuty k formulaci NLC s obsahem Zingiber zerumbet. 1% pevný lipid, tj. glyceryl monostearát a 4% tekutý lipid, tj. panenský kokosový olej, byly smíchány a roztaveny při teplotě 50 °C, aby se získala homogenní, čirá lipidová fáze. Následně byl do lipidové fáze přidán 1% olej Zingiber zerumbet, přičemž teplota byla udržována kontinuálně 10 °C nad teplotou tání glycerylmonostearátu. Pro přípravu vodné fáze byla smíchána destilovaná voda, Tween 80 a sójový lecitin ve správném poměru. Vodná směs byla okamžitě přidána do lipidové směsi za vzniku předemulzní směsi. Předemulze byla poté homogenizována pomocí homogenizátoru s vysokým smykovým třením při 11 000 otáčkách za minutu po dobu 1 minuty. Poté byla předemulze sonikována pomocí ultrazvuku typu sondy při 50% amplitudách po dobu 20 minut, Nakonec byla disperze NLC ochlazena v ledové vodní lázni na pokojovou teplotu (25±1 °C), aby se suspenze uhasila ve studené lázni, aby se zabránilo agregaci částic. NLC byly skladovány při teplotě 4 °C.
NLC naložené Zingiber zerumbetem vykazují nanometrovou velikost 80,47±1,33, stabilní index polydisperzity 0,188±2,72 a zeta potenciální náboj -38,9±2,11. Účinnost zapouzdření ukazuje schopnost lipidového nosiče zapouzdřit olej Zingiber zerumbet s více než 80% účinností.
(srov. Rosli et al. 2015)

Valsaratan naložené NLC prostřednictvím ultrazvuku
Valsaratan je blokátor receptoru pro angiotenzin II používaný v antihypertenzivech. Valsartan má nízkou biologickou dostupnost přibližně 23 % pouze z důvodu své špatné rozpustnosti ve vodě. Použití ultrazvukové metody emulgace taveniny umožnilo přípravu NLC s obsahem Valsaratanu s výrazně zlepšenou biologickou dostupností.
Zjednodušeně řečeno, olejový roztok Val byl smíchán s určitým množstvím roztaveného lipidového materiálu při teplotě 10 °C nad bodem tání lipidů. Vodný roztok povrchově aktivní látky byl připraven rozpuštěním určitých hmotností Tween 80 a deoxycholátu sodného. Roztok povrchově aktivní látky byl dále zahřát na stejný teplotní stupeň a smíchán s olejovým lipidovým roztokem léčiva sondou sonikace po dobu 3 min. za vzniku emulze. Poté byla vytvořená emulze dispergována v chlazené vodě magnetickým mícháním po dobu 10 minut. Vzniklé NLC byly odděleny centrifugací. Vzorky ze supernatantu byly odebrány a analyzovány na koncentraci Val pomocí validované HPLC metody.
Ultrazvuková metoda emulgace taveniny má řadu výhod, včetně jednoduchosti s minimálním stresovým stavem a zbavení toxických organických rozpouštědel. Maximální dosažená účinnost zachycení byla 75,04 %
(srov. Albekery et al. 2017)

Další účinné látky, jako je paclitaxel, klotrimazol, domperidon, puerarin a meloxicam, byly také úspěšně začleněny do pevných lipidových nanočástic a nanostrukturovaných lipidových nosičů pomocí ultrazvukových technik. (srov. Bahari a Hamishehkar 2016)

Ultrazvuku jako metoda přípravy pro formulaci nanolipidových nosičů (NLC) lze použít jako studenou nebo horkou homogenizační techniku. Ultrazvuková homogenizace má za následek úzkou distribuci velikosti částic, což zlepšuje stabilitu NLC a skladovací vlastnosti.

Ultrazvuková homogenizace za studena

Při použití techniky homogenizace za studena k přípravě nanostrukturovaných lipidových nosičů se farmakologicky aktivní molekuly, tj. léčivo, rozpustí v tavenině lipidu a poté se rychle ochladí pomocí kapalného dusíku nebo suchého ledu. Během ochlazování lipidy tuhnou. Hmota pevného lipidu je pak rozemletá na velikost nanočástic. Lipidové nanočástice jsou dispergovány ve studeném roztoku povrchově aktivní látky, čímž se získá studená předsuspenze. Nakonec je tato suspenze sonikována, často pomocí ultrazvukového reaktoru s průtokovými buňkami, při pokojové teplotě.
Vzhledem k tomu, že látky se v prvním kroku zahřívají pouze jednou, ultrazvuková homogenizace za studena se používá hlavně k formulaci léků citlivých na teplo. Vzhledem k tomu, že mnoho bioaktivních molekul a farmaceutických sloučenin je náchylných k tepelné degradaci, je ultrazvuková homogenizace za studena široce používanou aplikací. Další výhodou techniky homogenizace za studena je vyloučení vodné fáze, což usnadňuje zapouzdření hydrofilních molekul, které by se jinak mohly během homogenizace za tepla rozdělit z kapalné lipidové fáze do vodné fáze.

Ultrazvuková homogenizace za tepla

Když se sonikace používá jako horká homogenizační technika, roztavené lipidy a aktivní sloučenina (tj. farmakologicky aktivní složka) se dispergují v horké povrchově aktivní látce za intenzivního míchání, aby se získala preemulze. Pro proces homogenizace za tepla je důležité, aby oba roztoky, suspenze lipidu/léčiva a povrchově aktivní látka byly zahřáty na stejnou teplotu (přibližně 5–10 °C nad bodem tání pevného lipidu). Ve druhém kroku je předemulze poté ošetřena vysoce výkonnou sonikací při zachování teploty.

Vysoce výkonné ultrasonicators pro nanostrukturované lipidové nosiče

Hielscher Ultrazvuk 'výkonné ultrazvukové systémy se používají po celém světě ve farmaceutickém R&D a výroba pro výrobu vysoce kvalitních nano nosičů léčiv, jako jsou pevné lipidové nanočástice (SLN), nanostrukturované lipidové nosiče (NLC), nanoemulze a nanokapsle. Aby vyhověl požadavkům svých zákazníků, Hielscher dodává ultrasonicators z kompaktního, ale výkonného ručního laboratorního homogenizátoru a stolního ultrasonicators do plně průmyslových ultrazvukových systémů pro výrobu velkých objemů farmaceutických přípravků. K dispozici je široká škála ultrazvukových sonotrod a reaktorů, které zajistí optimální nastavení pro vaši produkci nanostrukturovaných lipidových nosičů (NLC). Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročném provozu a v náročných prostředích.
Aby naši zákazníci mohli plnit správnou výrobní praxi (GMP) a zavádět standardizované procesy, jsou všechny digitální ultrasonicators vybaveny inteligentním softwarem pro přesné nastavení parametru sonikace, nepřetržité řízení procesu a automatické zaznamenávání všech důležitých parametrů procesu na vestavěnou SD kartu. Vysoká kvalita výrobků závisí na řízení procesu a trvale vysokých standardech zpracování. Hielscher ultrasonicators vám pomůže sledovat a standardizovat váš proces!

Hielscher Ultrasonics’ Průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročném provozu a v náročných prostředích.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: