Ultrasonic Behandling af Nanopartikler for Pharmaceuticals

Sonde-type sonikatorer spiller en afgørende rolle i farmaceutisk forskning og fremstilling ved at tilvejebringe et kraftfuldt og kontrolleret middel til at opnå partikelstørrelsesreduktion, celleforstyrrelser og homogenisering. Sonikatorer udnytte ultralydbølger til at generere kavitation, hvilket resulterer i dannelse og sammenbrud af mikroskopiske bobler. Dette fænomen genererer intense forskydningskræfter og stødbølger, der effektivt nedbryder partikler eller forstyrrer celler.

Her er nogle vigtige aspekter af brugen af sonde-type sonikatorer i farmaceutiske applikationer:

  • Reduktion af partikelstørrelse: Sonde sonikatorer anvendes til at reducere partikelstørrelsen af aktive farmaceutiske ingredienser (API'er) eller andre forbindelser. En lille og ensartet størrelse af partikler er afgørende for at øge biotilgængelighed, opløsningshastigheder og den samlede effektivitet af farmaceutiske formuleringer.
  • Celleforstyrrelse: I biofarmaceutisk forskning anvendes sondesonicatorer til celleforstyrrelser for at frigive intracellulære komponenter. Dette er især vigtigt for udvinding af proteiner, enzymer og andre biomolekyler fra mikrobielle celler eller dyrkede pattedyrceller.
  • Homogenisering: Homogenisering af farmaceutiske formuleringer er afgørende for at sikre ensartet fordeling af ingredienser. Sonde sonikatorer støtte til at opnå homogenitet ved at nedbryde agglomerater og dispergerende komponenter jævnt.
  • Nanoemulsion og liposomdannelse: Sonikering bruges til at skabe stabile nanoemulsioner og liposomer i farmaceutiske formuleringer. Disse nanoskala leveringssystemer anvendes til lægemiddelafgivelse for at forbedre opløseligheden og biotilgængeligheden.
  • Kvalitetskontrol og procesoptimering: Sonikering er et værdifuldt redskab til kvalitetskontrol i farmaceutisk fremstilling. Det hjælper med at optimere processer ved at sikre ensartet partikelstørrelsesfordeling og homogenitet, hvilket bidrager til batch-til-batch reproducerbarhed.
  • Lægemiddelformulering og udvikling: Under lægemiddelformulering og udvikling anvendes sondesonicatorer til at fremstille stabile suspensioner, emulsioner eller dispersioner. Dette er afgørende for design af farmaceutiske produkter med ønskede fysiske og kemiske egenskaber.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd agiteret reaktor til forbedret peptidsyntese.

Ultralyd agiteret reaktor til forbedret og accelereret syntese. Billedet viser ultralydapparatet UP200St i en omrørt glasreaktor.

Nanomaterialer i lægemidler

Ultralydsteknologier spiller en central rolle i forberedelsen, behandlingen og funktionaliseringen af nanomaterialer i farmaceutisk forskning og fremstilling. De intense virkninger af ultralyd med høj effekt, herunder akustisk kavitation, bidrager til at bryde agglomerater, dispergerende partikler og emulgere nanodråber. Hielscher højtydende sonikatorer giver en pålidelig og effektiv løsning til farmaceutiske standarder, hvilket sikrer sikker produktion og letter opskalering uden yderligere optimeringsindsats.

Behandling af nanomaterialer

Nanomaterialer, især nanopartikler, har revolutioneret lægemiddelafgivelse i lægemidler og tilbyder en gennemprøvet metode til administration af aktive stoffer oralt eller gennem injektion. Denne teknologi forbedrer effektiviteten af lægemiddeldosering og levering og åbner nye muligheder for medicinske behandlinger. Evnen til at levere lægemidler, varme eller andre aktive stoffer direkte til specifikke celler, især syge celler, markerer et betydeligt fremskridt.

I kræftbehandling har nanoformulerede lægemidler vist lovende resultater, der udnytter fordelen ved partikler i nanostørrelse til at levere høje lægemiddeldoser direkte til tumorceller, hvilket maksimerer terapeutiske virkninger, samtidig med at bivirkninger på andre organer minimeres. Nanoskalastørrelsen gør det muligt for disse partikler at passere gennem cellevægge og membraner og frigive aktive stoffer præcist på målrettede celler.

Forarbejdning af nanomaterialer, defineret som partikler med dimensioner mindre end 100 nm, giver udfordringer, der kræver en større indsats. Ultralydkavitation fremstår som en veletableret teknologi til deagglomerering og dispergering af nanomaterialer. Carbon nanorør (CNT'er), især Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) og Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs), viser unikke egenskaber, der tilbyder et stort indre volumen til indkapsling af lægemiddelmolekyler og forskellige overflader til funktionalisering.
 

Sonokemisk fremstillede enkeltvæggede carbon nanorør (SWNT'er / SWCNT'er)

Sonokemisk produktion af SWCNT'er. Silikapulver i en opløsning af ferrocen-xylenblanding er blevet sonikeret i 20 min. ved stuetemperatur og under omgivende tryk. Sonikering producerer SWCNTS med høj renhed på overfladen af silicapulveret. (Jeong et al. 2004)

 

Funktionaliserede kulstofnanorør (f-CNT'er) spiller en afgørende rolle i at øge opløseligheden, muliggøre effektiv tumormålretning og undgå cytotoksicitet. Ultralydteknikker letter deres produktion og funktionalisering, såsom den sonokemiske metode til SWCNT'er med høj renhed. Desuden kan f-CNT'er tjene som vaccineleveringssystemer, der forbinder antigener med kulstofnanorør for at fremkalde specifikke antistofresponser.
Keramiske nanopartikler afledt af silica, titania eller aluminiumoxid præsenterer porøse overflader, hvilket gør dem ideelle lægemiddelbærere. Ultralydsyntese og udfældning af nanopartikler, der udnytter sonochemistry, giver en bottom-up tilgang til fremstilling af nanostørrelsesforbindelser. Processen forbedrer masseoverførslen, hvilket resulterer i mindre partikelstørrelser og højere ensartethed

Ultralydssyntese og præcipitation af nanopartikler

Ultralydbehandling spiller en afgørende rolle i funktionalisering af nanopartikler. Teknikken nedbryder effektivt grænselag omkring partikler, så nye funktionelle grupper kan nå partikeloverfladen. For eksempel forstyrrer ultralydfunktionalisering af enkeltvæggede kulstofnanorør (SWCNT'er) med PL-PEG-fragmenter uspecifik celleoptagelse, samtidig med at den fremmer specifik cellulær optagelse til målrettede applikationer.

Ultralydshomogenisatorer muliggør en effektiv dispergering, deagglomerering og funktionalisering af nano-materialer.

Hielscher lab sonikator UP50H til sonikering af små mængder, fx spredning af MWNT'er.

For at opnå nanopartikler med specifikke egenskaber og funktioner, skal partiklens overflade modificeres. Forskellige nanosystemer som polymere nanopartikler, liposomer, dendrimerer, carbon nanorør, kvantepunkter osv. Kan med succes funktionaliseres til effektiv anvendelse i farmakologi.

Praktisk eksempel på ultralydspartikelfuctionalisering:

Ultralydsfunktionalisering af SWCNT'er ved PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) viste, at dispersionen af ​​enkeltvæggede carbon nanorør (SWNT) ved ultralydbehandling med phospholipid-polyethylenglycol (PL-PEG) fragmenterer det og derved interfererer med dets evne til at blokere uspecifik optagelse af celler. Ufragmenteret PL-PEG fremmer imidlertid specifik cellulær optagelse af målrettede SWNT'er til to forskellige klasser af receptorer udtrykt af cancerceller. Ultralydbehandling i nærværelse af PL-PEG er en almindelig metode, der anvendes til at dispergere eller funktionalisere carbon nanorør, og integriteten af ​​PEG er vigtig for at fremme specifik cellulær optagelse af ligand-funktionaliserede nanorør. Da fragmentering er en sandsynlig konsekvens af ultralydbehandling, en teknik, der almindeligvis anvendes til at sprede SWNT'er, er dette måske en bekymring for visse anvendelser, såsom lægemiddelafgivelse.
 

Sonikering er en yderst effektiv metode til at modificere og funktionalisere nanopartikler

Ultralyddispersion af SWCNT'er med PL-PEG (Zeineldin et al., 2009)

 

Ultralyd liposomdannelse

En anden vellykket anvendelse af ultralyd er fremstillingen af liposomer og nano-liposomer. Liposombaserede lægemiddel- og genafgivelsessystemer spiller en væsentlig rolle i mangfoldige terapier, men også i kosmetik og ernæring. Liposomer er gode bærere, da vandopløselige aktive stoffer kan placeres i liposomernes vandige center eller, hvis midlet er fedtopløseligt, i lipidlaget. Liposomer kan dannes ved brug af ultralyd. Grundmaterialet til liposompræparation er amhiliske molekyler afledt eller baseret på biologiske membranlipider. Til dannelse af små unilamellære vesikler (SUV) sonikeres lipiddispersionen forsigtigt – f.eks. med den håndholdte ultralydator UP50H (50W, 30kHz), VialTweeter eller ultralyd cup-horn . Varigheden af en sådan ultralydsbehandling varer ca. 5 – 15 minutter. En anden metode til fremstilling af små unilamellære vesikler er sonikering af de multi-lamellære vesikler liposomer.
Dinu-Pirvu et al. (2010) rapporterer opnåelsen af ​​transferosomer ved lydbehandling af MLV'er ved stuetemperatur.
Hielscher Ultrasonics tilbyder forskellige ultralydsapparater, sonotroder og tilbehør til at opfylde kravet om alle former for processer.
Læs mere om ultralydekstraheret og indkapslet Aloe vera ekstrakt!

Ultralydindkapsling af midler til liposomer

Liposomer fungerer som bærere for aktive stoffer. Ultralyd er et effektivt værktøj til at forberede og danne liposomer til indfangning af aktive stoffer. Før indkapsling har liposomerne tendens til at danne klynger på grund af overfladens ladningsopkrævning af fosfolipidpolarhoved (Míckova et al., 2008), og de skal desuden åbnes. Som eksempel kan Zhu et al. (2003) beskriver indkapslingen af ​​biotinpulver i liposomer ved ultralydbehandling. Da biotinpulveret blev tilsat i vesikelsuspensionsopløsningen, blev opløsningen sonikeret i ca. 1 time. Efter denne behandling blev biotin indesluttet i liposomerne.

Liposomale Emulsioner

For at forbedre den plejende virkning af fugtgivende eller anti-aldrende cremer, tilsættes lotioner, geler og andre kosmeceutiske formuleringer emulgator til liposomdispersionerne for at stabilisere højere mængder af lipider. Men undersøgelser havde vist, at liposomernes evne generelt er begrænset. Ved tilsætning af emulgeringsmidler fremkommer denne virkning tidligere, og de yderligere emulgeringsmidler forårsager en svækkelse af phosphatidylcholinens barrieraffinitet. Nanopartikler – sammensat af phosphatidylcholin og lipider - er svaret på dette problem. Disse nanopartikler er dannet af en oliedråbe, som er dækket af et monolag af phosphatidylcholin. Anvendelsen af ​​nanopartikler tillader formuleringer, som er i stand til at absorbere flere lipider og forbliver stabile, således at der ikke er behov for yderligere emulgatorer.
Ultralydbehandling er en gennemprøvet metode til fremstilling af nanoemulsioner og nanodispersioner. Meget intensiv ultralyd forsyner den nødvendige effekt til at sprede en flydende fase (dispergeret fase) i små dråber i en anden fase (kontinuerlig fase). I dispergeringszonen forårsager implangerende kavitationsbobler intensive chokbølger i den omgivende væske og resulterer i dannelse af væskestråler med høj væskehastighed. For at stabilisere de nydannede dråber af dispergeringsfasen mod koalescens tilsættes emulgeringsmidler (overfladeaktive stoffer, overfladeaktive stoffer) og stabilisatorer til emulsionen. Da koalescens af dråberne efter forstyrrelse påvirker den endelige dråbestørrelsesfordeling, anvendes effektivt stabiliserende emulgeringsmidler til at opretholde den endelige dråbestørrelsesfordeling på et niveau, som er lig med fordelingen umiddelbart efter dråbeafbrydelsen i ultralyddispergeringszonen.

Liposomal Dispersioner

Liposomale dispersioner, der er baseret på umættet phosphatidylchlor, mangler stabilitet mod oxidation. Stabiliseringen af ​​dispersionen kan opnås ved hjælp af antioxidanter, såsom ved et kompleks af vitaminer C og E.
Ortan et al. (2002) opnået i deres undersøgelse vedrørende ultralydsberedning af Anethum graveolens æterisk olie i liposomer gode resultater. Efter sonikering var liposomernes størrelse mellem 70-150 nm og for MLV mellem 230-475 nm; Disse værdier var omtrent konstante også efter 2 måneder, men efterladt efter 12 måneder, især i SUV-dispersion (se histogrammer nedenfor). Stabilitetsmåling, hvad angår essentielt olietab og størrelsesfordeling viste også, at liposomdispersioner opretholdt indholdet af flygtig olie. Dette antyder, at indfangningen af ​​den essentielle olie i liposomer øger oliestabiliteten.
 

Ultralydspreparerede multi-lamellære vesikler (MLV) og enkelte uni-lamellære vesikler (SUV) viser en god stabilitet vedrørende det essentielle olietab og partikelstørrelsesfordelingen.

Stabilitet af MLV og SUV dispersioner efter 1 år. Liposomale formuleringer blev opbevaret ved 4±1 ºC.
(Undersøgelse og grafik: ©Ortan et al., 2009):

 
Klik her for at læse mere om ultralyd liposom præparatet!

Højtydende sonikatorer til farmaceutisk forskning og fremstilling

Hielscher Ultrasonics er din top leverandør af høj kvalitet, højtydende sonikatorer til forskning og fremstilling af lægemidler. Enheder i området fra 50 watt op til 16.000 watt giver mulighed for at finde den rigtige ultralydsprocessor til hvert volumen og hver proces. Ved deres høje ydeevne, pålidelighed, robusthed og nem betjening er ultralydsbehandlingen en vigtig teknik til fremstilling og behandling af nanomaterialer. Udstyret med CIP (clean-in-place) og SIP (sterilisere-in-place), Hielscher sonikatorer garanterer sikker og effektiv produktion i henhold til farmaceutiske standarder. Alle specifikke ultralydsprocesser kan nemt testes i laboratorie- eller bænkskala. Resultaterne af disse forsøg er fuldstændig reproducerbare, således at den følgende opskalering er lineær og let kan foretages uden yderligere indsats med hensyn til procesoptimering.

Hvorfor Hielscher Ultrasonics?

  • høj effektivitet
  • Den nyeste teknologi
  • pålidelighed & robusthed
  • Justerbar, præcis processtyring
  • parti & Inline
  • for enhver volumen
  • intelligent software
  • smarte funktioner (f.eks. programmerbar, dataprotokol, fjernbetjening)
  • Nem og sikker at betjene
  • Lav vedligeholdelse
  • CIP (clean-in-place)

Hielscher Sonicators: Design, fremstilling og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og design standarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydapparater.

Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med state-of-the-art teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch VolumenStrømningshastighedAnbefalede enheder
0.5 til 1,5 mlnaVialTweeter
1 til 500 ml10 til 200 ml / minUP100H
10 til 2000 ml20 til 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L0.2 til 4L / minUIP2000hdT
10 til 100 l2 til 10 l / minUIP4000hdT
15 til 150L3 til 15 liter/minUIP6000hdT
na10 til 100 l / minUIP16000
nastørreklynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, applikationer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din farmaceutiske proces med dig og tilbyde dig en sonikator, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Ultralydsekstraktionsopsætning: Probe-type ultralydsapparat UIP2000hdT (2000 watt) i en farmaceutisk kvalitet rustfrit stålreaktor.

Opsætning af ultralydsproces: Probe-type ultralydsapparat UIP2000hdT (2000 watt) i en farmaceutisk reaktor i rustfrit stål.



Litteratur / Referencer

Ultralyd højforskydning homogenisatorer anvendes i lab, bench-top, pilot og industriel forarbejdning.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.

Vi vil være glade for at diskutere din proces.

Lad os komme i kontakt.