Ultralydsformulering af niosomer

Niosomer er vesikler i nanostørrelse, som kan bruges som bærer for lægemidler (f.eks. kræftmedicin) og andre bioaktive stoffer. Ultralydsemulgering er en enkel og hurtig metode til at formulere små niosomer med en høj lægemiddelbelastning.

Niosomvesikler som nanobærer for aktive ingredienser

Et niosom er en ikke-ionisk overfladeaktivt stofbaseret vesikel, der for det meste dannes af ikke-ionisk overfladeaktivt stof og kolesterolinkorporering som hjælpestof. Niosomer er mere stabile mod kemisk nedbrydning eller oxidation og har lang opbevaringstid sammenlignet med liposomer. På grund af de overfladeaktive stoffer, der anvendes til niosompræparat, er de biologisk nedbrydelige, biokompatible og ikke-immunogene. Niosomer er osmotisk aktive, kemisk stabile og tilbyder en længere opbevaringstid sammenlignet med liposomer. Afhængig af størrelse og lamellaritet er forskellige præparationsmetoder tilgængelige, såsom sonikering, fordampning i omvendt fase, tyndfilmshydrering eller transmembran pH-gradient lægemiddeloptagelsesproces. Ultralyd niosompræparat er den foretrukne teknik til fremstilling af unilamellære vesikler, som er små og ensartede i størrelse.

Ultralyd niosom formulering

For at formulere niosomer skal der fremstilles en olie-i-vand (o/w) emulsion af en organisk opløsning af overfladeaktivt stof, kolesterol og en vandig opløsning indeholdende den bioaktive forbindelse, dvs. lægemidlet. Ultralydsemulgering er den overlegne teknik til at blande ikke-blandbare væsker såsom olie og vand. Ved at skære dråberne i begge faser og bryde dem til nano-størrelse, opnås en nano-emulsion. Derefter fordampes det organiske opløsningsmiddel, hvilket resulterer i niosomer fyldt med terapeutiske midler, som dispergeres i den vandige fase. Sammenlignet med mekanisk omrøring udmærker ultralydsniosomformuleringsteknikken sig ved at danne niosomer med en mindre gennemsnitlig dimension og et lavere polydispersitetsindeks i en hurtig proces. Brug af mindre vesikler er generelt at foretrække, i betragtning af at de har en tendens til at undgå kroppens clearingmekanismer bedre end større partikler og forbliver i længere tid i blodbanen. (jf. Bragagni et al. 2014)
Read more about sonication for improved niosome formulations!

Ultralyd Niosom forberedelse protokoller

Niosomformulering ved hjælp af sonikering er blevet grundigt undersøgt, så adskillige videnskabeligt validerede protokoller til ultralydsproduktion af niosom er tilgængelige.
Nedenfor kan du finde en kort oversigt over et par formuleringsprotokoller forberedelse og indlæsning af niosomer ved hjælp af sonikering.

Niosomer fyldt med Withania somnifera ekstrakter
Chinembiri et al. (2017) formulerede Withania somnifera råekstrakt til niosomer beregnet til topisk anvendelse. De bioaktive forbindelser blev indkapslet via injektion med solvens. Derfor blev de organiske og vandige faser kontinuerligt omrørt magnetisk, og temperaturen blev holdt på 60 °C ± 2 °C, indtil det organiske opløsningsmiddel blev drevet væk. Den resulterende formulering blev afkølet og sonikeret på is ved hjælp af Hielscher UP200ST sonicator. Niosomerne havde en gennemsnitlig størrelse på ca. 165,9 ± 9,4 og viste en høj indfangningseffektivitet (EE%) af withanolid A.

Doxorubicin-belastede niosomer
N-palmitoylglucosaminniosomer (Glu) fyldt med doxorubicin, et lægemiddel mod kræft, blev fremstillet ved at ryste en blanding af NPG (16 mg), spændvidde 60 (65 mg), kolesterol (58 mg) og Solulan C24 (54 mg) i doxorubicinopløsning (1,5 mg / ml, 2 ml, fremstillet i PBS) ved 90 ° C i 1 time, efterfulgt af sondesonikering i 10 minutter (75% af maks.).
Palmitoylglycol chitosan (GCP) vesikler blev fremstillet som tidligere beskrevet (11) ved sonikering af glykolchitosan (10 mg) og kolesterol (4 mg) i doxorubicinopløsning (1,5 mg / ml). (Dufes et al. 2004)

Alternative metoder til forberedelse af niosom

Alternative niosomformuleringsmetoder såsom fordampningsteknikken i omvendt fase eller transmembran pH-gradientlægemiddeloptagelsesprocessen involverer anvendelse af ultralydsenergi. Begge teknikker bruges hovedsageligt til at formulere multilamellære vesikler (MLV'er). Nedenfor kan du finde en kort beskrivelse af begge teknikker og det involverede sonikeringstrin.

Sonikering i niosompræparation via fordampning i omvendt fase

I REV-metoden (Reverse Phase Evaporation) opløses komponenterne i den niosomale formulering i en blanding af ether og chloroform og tilsættes til den vandige fase, som indeholder lægemidlet. Ultralydsemulgering bruges til at omdanne blandingen til en emulsion i fin størrelse. Derefter fordampes den organiske fase. Niosomet opnået under fordampningen af det organiske opløsningsmiddel er unilamellære vesikler af stor størrelse.

Trans-membran pH-gradient lægemiddeloptagelsesproces

Til den trans-membran pH-gradient (inde i sur) lægemiddeloptagelsesprocessen (med fjernbelastning) opløses overfladeaktivt stof og kolesterol i chloroform. Opløsningsmidlet fordampes derefter under vakuum for at opnå en tynd film på væggen af den rundbundede kolbe. Filmen hydreres med 300 mM citronsyre (pH 4,0) ved at hvirvle suspensionen. De multilamellære vesikler fryses og optøes tre gange og sonikeres efterfølgende ved hjælp af en sonde-type ultralydsapparat. Til denne niosomale suspension tilsættes vandig opløsning indeholdende 10 mg/ml lægemiddel og hvirvles. Prøvens pH hæves derefter til pH 7,0-7,2 med 1M dinatriumphosphat. Derefter opvarmes blandingen til 60 °C i 10 minutter. Denne teknik giver i multilamellære vesikler. (jf. Kazi et al. 2010)

Ultralydsstørrelsesreduktion af niosomer

Niosomer er normalt inden for størrelsesområdet 10nm til 1000nm. Afhængig af fremstillingsteknikken er niosomer ofte af relativt stor størrelse og har tendens til at danne aggregater. Specifikke niosomstørrelser er dog en vigtig faktor, når det kommer til den målrettede type leveringssystem. For eksempel er en meget lille niosomstørrelse i nanometerområdet bedst egnet til systemisk lægemiddellevering, hvor lægemidlet skal leveres over cellemembraner for at nå det cellulære målsted, mens større niosomer anbefales til intramuskulær og intra-kavitetslægemiddellevering eller oftalmiske applikationer. Ultralydsstørrelsesreduktion af niosomer er et almindeligt trin under fremstillingen af meget potente niosomer. Ultralydsforskydningskræfter deagglomererer og spreder niosomerne i monodispergerede nano-niosomer.

protokol – Ultralydsstørrelsesreduktion af liponiosomer

Naderinezhad et al. (2017) formulerede biokompatible liponiosomer (en kombination af niosom og liposom) indeholdende Tween 60: kolesterol: DPPC (ved 55: 30: 15: 3) med 3% DSPE-mPEG. For at reducere størrelsen af de forberedte LipoNiosomer, efter hydrering sonikerede de suspensionen i 45 minutter (15 sekunder tændt og 10 sekunder slukket, amplitude 70% ved 100 watt) for at minimere partikelaggregering ved hjælp af ultralydshomogenisator UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Tyskland). Til pH-gradientmetoden blev de tørrede film af CUR, overfladeaktive stoffer og lipider hydreret med 1300 ml ammoniumsulfat (pH 1⁄4 4) ved 63 C i 47 minutter. Derefter blev nanopartikler sonikeret over et isbad for at producere små vesikler.

Ultralydapparater til forberedelse af niosom

Hielscher Ultrasonic har lang erfaring med design, fremstilling, distribution og service af højtydende ultralydshomogenisatorer til medicinal-, fødevare- og kosmetikindustrien.
The preparation of high-quality niosomes, liposomes, solid lipid nanoparticles, polymeric nanoparticles, cyclodextrin complexes and other nano-structured drug carriers are processes, in which Hielscher sonicators excel due to their high reliability, consistent power output, and precise controllability. Hielscher ultrasonicators allow for precise control over all process parameters, such as amplitude, temperature, pressure and sonication energy. The intelligent software automatically protocols all sonication parameters (time, date, amplitude, net energy, total energy, temperature, pressure) on the built-in SD-card.
The robustness of Hielscher sonicators allow for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: