Nano-indkapslet intranasal vaccine mod S. Pneumoniae med ultralyd
Fordel ved nanopartikelindkapslede S. pneumoniae-vacciner
Mott et al. (2013) bestemte effektiviteten af intranasal levering af en 234 ± 87,5 nm polylaktisk-co-glykolsyre nanopartikelvaccinekonstruktion til etablering af beskyttelse mod eksperimentel respiratorisk pneumokokinfektion. Nanopartikler, der indkapsler varmedræbte Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), blev tilbageholdt i lungerne 11 dage efter nasal administration sammenlignet med tom NP. Immunisering med NP-HKSP gav signifikant resistens mod S. pneumoniae infektion sammenlignet med administration af HKSP alene. Øget beskyttelse korrelerede med en signifikant stigning i antigenspecifikt Th1-associeret IFN-c-cytokinrespons af lungelymfocytter. Denne undersøgelse fastslår effektiviteten af NP-baseret teknologi som en ikke-invasiv og målrettet tilgang til nasal-lungeimmunisering mod lungeinfektioner.
Protokol for ultralyd Nanopartikelforberedelse
ultralyd lyse
1×106 nanopartikler, der indkapsler varmedræbte Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) blev lyseret ved sonikering i 200 μl fosfatbufret saltvand (PBS), og 70 mg polymælkesyre-co-glykolsyre (PLGA) blev opløst i 1 ml ethylacetat. Disse to opløsninger blev blandet og hvirvlet med maksimal hastighed i 1 minut for at danne primær vand-i-olie-emulsion.
Ultralyd indkapsling
Dobbelt emulsionsmetode: Den primære emulsion blev derefter blandet med 3 ml 1 % polyvinylalkohol (PVA) opløsning. Denne opløsning blev sonikeret ved hjælp af en ultralydsprocessor UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Tyskland) ved 40 % amplitude i 2 minutter i kontinuerlig tilstand (100 % cyklus), i et rent hætteglas nedsænket i is til varmeafledning for at forberede HKSP-indkapsling af PLGA-nanopartikler. Opløsningen blev yderligere fortyndet til 20 ml med autoklaveret vand (0,22 μ filter steriliseret) og omrørt i 1 time ved stuetemperatur under mildt vakuum for at fordampe ethylacetat. Opløsningen blev derefter centrifugeret for at opsamle NP'er, og denne proces blev gentaget to gange for at fjerne overskydende PVA. Nanopartikelpelleten blev resuspenderet i 500 μl autoklaveret vand og frysetørret. De endelige nanopartikler blev opbevaret ved -20°C indtil videre brug.
Partikelstørrelse af varmedræbt Streptococcus pneumoniae-indkapslede PLGA-nanopartikler. Partikelstørrelsen af en vandig suspension af nanopartikler målt ved dynamisk lysspredning viser den gennemsnitlige størrelse og den gaussiske fordeling af partikler i batchen.
Kilde: Mott et al.: Intranasal levering af nanopartikelbaseret vaccine øger beskyttelsen mod S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ultralyd homogenisator UIP2000hdT (2kW) med kontinuerligt omrørt batchreaktor
Ultralydsprocessorer til farmaceutiske formuleringer
Hielscher Ultrasonic har lang erfaring med design, fremstilling, distribution og service af højtydende ultralydshomogenisatorer til medicinal- og fødevareindustrien.
Fremstillingen af liposomer af høj kvalitet, faste lipid nanopartikler, polymere nanopartikler og cyclodextrinkomplekser er processer, som Hielscher ultralydssystemer bruges med høj pålidelighed og overlegen kvalitet. Hielscher ultralydapparater giver mulighed for præcis kontrol over alle procesparametre, såsom amplitude, temperatur, tryk og sonikeringsenergi. Den intelligente software protokollerer automatisk alle sonikeringsparametre (tid, dato, amplitude, nettoenergi, total energi, temperatur, tryk) på det indbyggede SD-kort.
- Højtydende emulgering
- Nøjagtig kontrol over partikelstørrelse og -belastning
- Høj belastning af aktive stoffer
- Nøjagtig kontrol over procesparametre
- Hurtig proces
- Ikke-termisk, præcis temperaturkontrol
- lineær skalerbarhed
- Reproducerbarhed
- Processtandardisering / GMP
- Autoklaverbare sonder og reaktorer
- CIP / SIP
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
| Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Ultralydshomogenisatorer med høj effekt fra Lab til pilot og industriel skæl.
Litteratur/Referencer
- 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.
Fakta, der er værd at vide
nanostrukturerede lægemiddelbærere
Lægemiddelbærere i nanostørrelse såsom nano-emulsioner, liposomer, faste lipid-nanopartikler, polymere nanopartikler og nanostrukturerede lipidbærere bruges til at formulere lægemidler med forbedrede funktionaliteter såsom forbedret biotilgængelighed, øget biokompatibilitet, målrettet levering, gunstig blodhalveringstid og meget lav eller ingen toksicitet for sunde væv. Ultralydbehandling er en yderst effektiv teknik til at formulere forskellige former for nanoterapi. Læs mere om ultralydsapplikationer i den farmaceutiske produktion!
liposomer
Et liposom er en sfærisk formet vesikel med mindst et lipid-dobbeltlag, som indkapsler kernen af hydrofobe stoffer. Både størrelse såvel som den hydrofobe og hydrofile karakter gør liposomer til potente lægemiddelleveringssystemer, f.eks. liposomalt vitamin C. Liposomkarakteristika er væsentligt påvirket af lipidsammensætning, overfladeladning, størrelse og præparationsteknik. Klik her for at lære mere om ultralydspræparation af liposomer!
nano-emulsioner
Nanoemulsioner eller submikronemulsioner er emulsioner med en dråbestørrelse mellem 20-200nm og en smal dråbefordeling. Dråberne i nanostørrelse giver flere fordele ved oral administration såvel som til topisk / transdermal levering af farmaceutiske og bioaktive stoffer, f.eks. CBD-nanoemulsioner. Dråberne i nanostørrelse med evnen til effektivt at opløse lipofile lægemidler samt den forbedrede absorptionshastighed gør nano-emulsioner til en hyppigt anvendt administrationsform for en høj biotilgængelighed. Nano-emulgerede formuleringer kan også bruges til en forlænget frigivelse af lipofile eller hydrofile lægemidler.
Læs mere om ultralydsproduktion af nano-emulsioner!
fast-lipid nanopartikler
En fast lipid nanopartikel (SLN) er en sfærisk nanopartikel med en gennemsnitlig diameter mellem 10 og 1000 nanometer. Faste lipid nanopartikler har en fast lipidkernematrix, hvor lipofile molekyler (aktive stoffer) kan opløses, så nanopartiklen fungerer som lægemiddelbærer. Lipidkernen stabiliseres af et emulgeringsmiddel eller overfladeaktivt middel. Med applikationer til parenteral og oral administration samt okulær, pulmonal og topisk lægemiddellevering anvendes fast-lipid nanopartikler til at forbedre behandlingseffektiviteten og til at reducere systemiske bivirkninger.
Læs mere om ultralydsassisteret syntese af fast-lipid nanopartikler!
Nano-strukturerede lipidbærere
Samme som faste lipidnanopartikler (SLN'er) er nanostrukturerede lipidbærere (NLC'er) en anden form for lipidbaserede nanopartikler. Nanostrukturerede lipidbærere (NLC) er modificerede faste lipidnanopartikler, der består af en blanding af faste og flydende lipider og tilbyder en forbedret stabilitet og belastningskapacitet.
Nanostrukturerede lipidbærere kan fremstilles via ultralydsemulsionsmethdod.
Krystaller i nanostørrelse
Ultralydskrystallisation og udfældning er en meget potent måde at indkapsle stoffer med en dårlig vandopløselighed i en belagt krystal. Zheng et al. (2020) rapporterer ultralydsinnkapsling af curcumin, en bioaktiv forbindelse med mange sundhedsmæssige fordele, men dårlig biotilgængelighed på grund af lav vandopløselighed. Forskerholdet udviklede en polyelektrolyt lag-for-lag (LbL) nanoskaldannelse for at indkapsle curcuminmolekylerne. De siger, at "ligesom de almindeligt anvendte emulsionsmetoder kan vores ultralydsassisterede LLL-indkapsling opnå nanopartikler af meget mindre størrelse. For curcumin opnåede vi krystallinske nanopartikler med en gennemsnitlig størrelse på 80 nm og ξ-potentiale på +30 mV eller -50 mV, hvilket sikrede stabiliteten af disse nanokolloider i flere måneder (opbevaret i mættet lægemiddelopløsning). Dannelse af skaller med to dobbeltlag af biokompatible polyelektrolytter tillod langsom frigivelse af lægemidler i løbet af ca. 20 timer."
Curcumin-kimdannelsesprotokollen: Curcuminpulver blev opløst i en 60 % ethanol / vandopløsning. Efter fuldstændig opløsning af curcumin blev vandige polykationer, poly(allylaminhydrochlorid), PAH eller biologisk nedbrydeligt protominsulfat (PS) tilsat. Derefter blev løsningen sonikeret med en UIP1000, en 1kW kraftig ulötrasonicator fra Hielscher Ultrasonic, ved 100 watt pr. ml opløsning. Under ultralydbehandling blev vand langsomt tilsat til opløsningen. På grund af det tilsatte vand bliver opløsningsmidlet mere polært, hvilket reducerer opløseligheden af curcumin. Når ligevægtskoncentrationen overstiger opløselighedstærsklen, opnås overmætning af curcumin, og krystalkernen starter. Under ultralydbehandling med høj effekt stoppes lægemiddelpartikelvæksten i de indledende faser.
Læs mere om ultralydsudfældning og krystallisation af nanokrystaller!