Ultrazvuková formulace niozomů
Niozomové vezikuly jako nanonosič účinných látek
Niozom je vezikula na bázi neiontové povrchově aktivní látky, většinou tvořená neiontovou povrchově aktivní látkou a začleněním cholesterolu jako pomocné látky. Niozomy jsou stabilnější vůči chemické degradaci nebo oxidaci a mají dlouhou dobu skladování ve srovnání s lipozomy. Díky povrchově aktivním látkám použitým pro přípravu niosomů jsou biologicky odbouratelné, biokompatibilní a neimunogenní. Niozomy jsou osmoticky aktivní, chemicky stabilní a nabízejí delší dobu skladování ve srovnání s lipozomy. V závislosti na velikosti a lamelaritě jsou k dispozici různé metody přípravy, jako je sonikace, odpařování reverzní fáze, hydratace tenkého filmu nebo proces vychytávání léčiva transmembránovým gradientem pH. Ultrazvuková příprava niozomů je preferovanou technikou výroby jednolamelárních váčků, které jsou malé a jednotné velikosti.
Ultrazvuková formulace niozomů
Pro formulaci niozomů musí být připravena emulze olej ve vodě (o/w) z organického roztoku povrchově aktivní látky, cholesterolu a vodného roztoku obsahujícího bioaktivní sloučeninu, tj. léčivo. Ultrazvuková emulgace je vynikající technikou pro míchání nemísitelných kapalin, jako je olej a voda. Stříháním kapiček obou fází a jejich rozbitím na nano velikost se získá nanoemulze. Následně se organické rozpouštědlo odpaří, což vede k niozomům naloženým terapeutickými činidly, které jsou dispergovány ve vodné fázi. Ve srovnání s mechanickým mícháním vyniká technika formulace ultrazvukového niozomu tím, že v rychlém procesu vytváří niozomy s menším průměrným rozměrem a nižším indexem polydisperzity. Použití menších vezikul je obecně výhodnější, vzhledem k tomu, že mají tendenci vyhýbat se mechanismům odlučování těla lépe než větší částice a zůstávají v krevním řečišti po delší dobu. (srov. Bragagni et al. 2014)
- jednolamelární, malé, jednotné vezikuly
- jednoduchý a rychlý proces
- reprodukovatelný
- Přesně ovladatelné
- Trezor
- Snadno škálovatelné
Protokoly přípravy ultrazvukových niozomů
Formulace niozomu pomocí sonikace byla rozsáhle zkoumána, takže jsou k dispozici četné vědecky ověřené protokoly pro ultrazvukovou produkci niozomů.
Níže naleznete krátký přehled několika formulačních protokolů, které připravují a zavádějí niozomy pomocí ultrazvuku.
Niozomy naložené s extrakty Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) formuloval hrubý extrakt Withania somnifera do niozomů určených k topické aplikaci. Bioaktivní sloučeniny byly zapouzdřeny injekcí rozpouštědla. Proto byla organická a vodná fáze nepřetržitě magneticky míchána a teplota se udržovala na 60 °C ± 2 °C, dokud nebylo organické rozpouštědlo vypuzeno. Výsledná formulace byla ochlazena a sonikována na ledu pomocí sonikátoru Hielscher UP200ST. Niozomy měly průměrnou velikost v rozmezí přibližně 165,9 ± 9,4 a vykazovaly vysokou účinnost zachytávání (EE%) withanolidu A.
Niozomy naložené doxorubicinem
N-palmitoyl glukosamin niozomy (Glu) naložené doxorubicinem, protirakovinným lékem, byly připraveny protřepáním směsi NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), cholesterolu (58 mg) a Solulan C24 (54 mg) v roztoku doxorubicinu (1,5 mg / ml, 2 ml, připraveno v PBS) při 90 °C po dobu 1 hodiny, následované ultrazvukem sondy po dobu 10 minut (75% maxima).
Palmitoyl glykolchitosanové (GCP) vezikuly byly připraveny, jak bylo dříve popsáno (11) sondou sonikující glykolchitosanu (10 mg) a cholesterolu (4 mg) v roztoku doxorubicinu (1,5 mg / ml). (Dufes et al. 2004)
UP400St – 400W ultrazvukové zařízení pro formulaci nanonosičů, jako jsou niozomy
Alternativní metody přípravy niozomů
Alternativní metody formulace niozomů, jako je technika odpařování reverzní fáze nebo proces vychytávání léčiva transmembránovým gradientem pH, zahrnují aplikaci ultrazvukové energie. Obě techniky se používají hlavně k formulaci multilamelárních váčků (MLV). Níže naleznete krátký popis obou technik a příslušného kroku sonikace.
Sonikace v přípravě niozomu prostřednictvím odpařování reverzní fáze
Při metodě odpařování reverzní fáze (REV) se složky niozomálního přípravku rozpustí ve směsi etheru a chloroformu a přidají se do vodné fáze, která obsahuje léčivo. Ultrazvuková emulgace se používá k přeměně směsi na emulzi jemné velikosti. Následně se organická fáze odpaří. Niozomy získané během odpařování organického rozpouštědla jsou unilamelární vezikuly velké velikosti.
Proces absorpce léčiva transmembránovým pH gradientem
Pro transmembránový proces vychytávání léčiva pomocí transmembránového pH gradientu (uvnitř kyselého) (se vzdáleným zatížením) se povrchově aktivní látka a cholesterol rozpustí v chloroformu. Rozpouštědlo se poté odpaří ve vakuu, aby se na stěně baňky s kulatým dnem vytvořil tenký film. Film je hydratován 300 mM kyseliny citronové (pH 4,0) vírováním suspenze. Multilamelární vezikuly jsou zmrazeny a rozmraženy třikrát a následně sonikovány pomocí ultrazvuku typu sondy. K této niozomální suspenzi se přidá vodný roztok obsahující 10 mg/ml léčiva a víří se. pH vzorku se poté zvýší na pH 7,0-7,2 pomocí 1M fosforečnanu sodného. Poté se směs zahřeje na 60 °C po dobu 10 minut. Tato technika poskytuje multilamelární vezikuly. (srov. Kazi et al. 2010)
Ultrazvukové zmenšení velikosti niozomů
Niozomy jsou obvykle v rozmezí velikosti 10 nm až 1000 nm. V závislosti na technice přípravy jsou niozomy často relativně velké velikosti a mají tendenci tvořit agregáty. Specifické velikosti niozomů jsou však důležitým faktorem, pokud jde o cílový typ aplikačního systému. Například velmi malá velikost niozomů v rozsahu nanometrů je nejvhodnější pro systémový transport léčiva, kde musí být léčivo dodáno přes buněčné membrány, aby se dostalo do cílového místa buňky, zatímco větší niozomy se doporučují pro intramuskulární a intra-dutinové dodávání léčiva nebo oftalmologické aplikace. Ultrazvukové zmenšení velikosti niozomů je běžným krokem při přípravě vysoce účinných niozomů. Ultrazvukové smykové síly deaglomerují a dispergují niozomy do monodisperzních nanoniozomů.
protokol – Ultrazvukové zmenšení velikosti lipoNiosomů
Naderinezhad et al. (2017) formulovali biokompatibilní liponiozomy (kombinace niozomů a lipozomů) obsahující Tween 60: cholesterol: DPPC (v 55 : 30 : 15 : 3) s 3% DSPE-mPEG. Aby se snížila velikost připravených liponiozomů, po hydrataci sonikovali suspenzi po dobu 45 minut (15 sekund zapnuto a 10 sekund vypnuto, amplituda 70% při 100 wattech), aby se minimalizovala agregace částic pomocí ultrazvukového homogenizátoru UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Německo). Pro metodu s pH-gradientem byly vysušené filmy CUR, povrchově aktivních látek a lipidů hydratovány 1300 ml síranu amonného (pH 1⁄4 4) při 63 C po dobu 47 minut. Poté byly nanočástice sonikovány nad ledovou lázní, aby se vytvořily malé vezikuly.
Ultrasonicators pro přípravu niosomů
Hielscher Ultrasonic má dlouholeté zkušenosti s návrhem, výrobou, distribucí a servisem vysoce výkonných ultrazvukových homogenizátorů pro farmaceutický, potravinářský a kosmetický průmysl.
Příprava vysoce kvalitních niozomů, liposomů, pevných lipidových nanočástic, polymerních nanočástic, cyklodextrinových komplexů a dalších nanostrukturovaných nosičů léčiv jsou procesy, ve kterých ultrazvukové systémy Hielscher vynikají svou vysokou spolehlivostí, konzistentním výkonem a přesnou ovladatelností. Hielscher ultrasonicators umožňují přesnou kontrolu nad všemi parametry procesu, jako je amplituda, teplota, tlak a sonikační energie. Inteligentní software automaticky protokoluje všechny parametry sonikace (čas, datum, amplituda, čistá energie, celková energie, teplota, tlak) na vestavěné SD kartě.
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:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k pilot a industriální škála.
Literatura/Odkazy
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): Aktuální dodávka surových extraktů Withania somnifera v niozomech a pevných lipidových nanočástic. Časopis Pharmacognosy 2017 říjen; 13 (Suppl 3):S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): Vliv typu povrchově aktivní látky, obsahu cholesterolu a různých metod zmenšování na velikost částic niozomů. Íránský časopis farmaceutického výzkumu 2018; 17 (Suppl.2): 1-11.
- Ashraf Alemi, Javad Zavar Reza, Fateme Haghiralsadat, Hossein Zarei Jaliani, Mojtaba Haghi Karamallah, Seyed Ahmad Hosseini, Somayeh Haghi Karamallah (2018): Paklitaxel a kurkumin při současném podávání v nových kationtových PEGylovaných niozomálních formách vykazují zvýšenou synergickou protinádorovou účinnost. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): Společné dodávání hydrofilních a hydrofobních protinádorových léčiv s využitím biokompatibilních nanonosičů lipidů citlivých na pH pro multirezistentní nádory. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Fakta, která stojí za to vědět
Niozomy vs liposomy
Liposomy a niozomy jsou mikroskopické vezikuly, které mohou být naplněny bioaktivními sloučeninami pro dodávání léčiv. Niozomy jsou podobné liposomům, ale liší se složením dvojvrstvy. Zatímco liposomy mají fosfolipidovou dvojvrstvu, dvojvrstva niozomů je vyrobena z neiontových povrchově aktivních látek, což vede k chemickému rozdílu ve strukturních jednotkách. Tento strukturální rozdíl dává niozomům vyšší chemickou stabilitu, vynikající schopnost pronikání kůží a méně nečistot.
Niozomy se dělí podle velikosti do tří hlavních skupin: Malé unilamelární vezikuly (SUV) mají průměrný průměr 10–100 nm, velké unilamelární vezikuly (LUV) mají průměrnou velikost 100–3000 nm a multilamelární vezikuly (MLV) jsou charakterizovány více než jednou dvojvrstvou.
"Niozomy se chovají in vivo jako liposomy, prodlužují cirkulaci zachyceného léčiva a mění jeho orgánovou distribuci a metabolickou stabilitu. Stejně jako u lipozomů závisí vlastnosti niozomů na složení dvojvrstvy a také na způsobu jejich výroby. Uvádí se, že interkalace cholesterolu ve dvojvrstvách snižuje objem zachycování během formulace, a tím i účinnost zachycování. (Kazi et al. 2010)
Niozomy lze připravit pomocí různých technik, jako je technika hydratace tenkého filmu, ultrazvuku, metoda odpařování reverzní fáze, metoda zmrazení a rozmrazení, mikrofluidizace nebo metoda dehydratační rehydratace. Výběrem vhodné formy přípravku, povrchově aktivní látky, obsahu cholesterolu, přísad povrchového náboje a koncentrace suspenze lze formulovat složení, lamelaritu, stabilitu a povrchový náboj niozomů tak, aby byly splněny specifické požadavky na nosiče léčiva.
Aby bylo možné produkovat vysoce biokompatibilní niozomy s velmi nízkou cytotoxicitou, měly by být povrchově aktivní látky používané při přípravě niosomů biologicky odbouratelné, biokompatibilní a neimunogenní.