Coronavirus (COVID-19, SARS-CoV-2) und Ultraschall
Ultraschall ist ein leistungsfähiges Werkzeug, das in der Biologie, Molekular- und Biochemie sowie bei der Herstellung von Arzneimitteln eingesetzt wird. In den Biowissenschaften werden Ultraschall-Homogenisatoren zur Lyse von Zellen und zur Extraktion von Proteinen und anderen intrazellulären Materialien verwendet, in der Pharmaindustrie wurde Ultraschall zur Synthese pharmakologisch aktiver Moleküle, zur Herstellung von Impfstoffen und zur Formulierung in nanogroße Wirkstoffträger eingesetzt. Bei der Bekämpfung des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 werden Ultraschallgeräte für verschiedene Anwendungen in der Forschung, Biowissenschaft und Pharmazie eingesetzt.
Ultraschall für die Entwicklung und Herstellung von Arzneimitteln
Synthese von pharmakologisch aktiven Molekülen
Verbesserte Löslichkeit von Remdesivir mittels Ultraschall
Ultraschall-Extraktion von bioaktiven Verbindungen aus Pflanzenschutzmitteln
Ultraschall in der Impfstoffherstellung
Ultraschallanwendungen für die Impfstoffproduktion
Verbesserte Impfstoff-Formulierung mit Leistungsultraschall
Herstellung von RNA-Impfstoffen mit Ultraschall
Ultraschall-Formulierung von Arzneimitteln
Ultraschall-gestützte Herstellung von Liposomen
Ultraschall-Produktion von Vitamin C-Liposomen
Ultraschall-Herstellung von Fest-Lipid-Nanopartikeln
Ultraschall-Präparation von Cyclodextrin-Komplexen
Ivermektionsbeladene Fest-Lipid-Nanopartikel über Sonikation
Ultraschall-Nano-Emulgierung
Ultraschall-Nanoemulsifikation zur Mikroverkapselung vor der Sprühtrocknung
Ultraschall-Viskositätsreduzierung vor der Sprühtrocknung
Virus
Ultraschall für die Forschung in den Biowissenschaften und der Biochemie
Ultraschall-Zellaufschluss, Lyse und Extraktion
Ultraschall-DNA- und RNA-Scheren
Ultraschall-Lyse für das Western Blotting
Ultraschall in der Virusforschung
Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die Pharma- und Biowissenschaft
Die Systeme von Hielscher Ultrasonics werden in der pharmazeutischen Produktion weltweit eingesetzt, um hochwertige Moleküle zu synthetisieren sowie Solid-Lipid-Nanopartikel und Liposomen zu formulieren, die mit pharmazeutischen Substanzen, Vitaminen, Antioxidantien, Peptiden und anderen bioaktiven Verbindungen beladen sind. Um den Anforderungen seiner Kunden gerecht zu werden, liefert Hielscher Ultraschallgeräte vom kompakten, aber leistungsstarken, handgehaltenen Labor-Homogenisator und Benchtop-Ultraschallgerät bis hin zu voll industriellen Ultraschallsystemen für die Produktion von hochwertigen pharmazeutischen Substanzen und Formulierungen. Eine breite Palette von Ultraschall-Sonotroden und -Reaktoren steht zur Verfügung, um ein optimales Setup für Ihre pharmazeutische Produktion zu gewährleisten. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Um es unseren Kunden leicht zu machen, Good Manufacturing Practices (GMP) umzusetzen und Prozesse zu standardisieren, sind alle digitalen Ultraschallgeräte mit intelligenter Software ausgestattet. Die Software erlaubt die präzise Einstellung der Beschallungsparameter, die kontinuierliche Prozesskontrolle sowie die automatische Aufzeichnung aller wichtigen Prozessparameter auf der integrierten SD-Karte. Eine hohe Produktqualität hängt von der Prozesskontrolle und den kontinuierlich hohen Verarbeitungsstandards ab. Hielscher Ultraschallgeräte helfen Ihnen, Ihren Prozess zu überwachen und zu standardisieren!
Ultraschall-Probenvorbereitungseinheit VialTweeter: VialTweeter-Sonotrode am Ultraschallprozessor UP200St
Scale-Up
Die hohe Zahl der COVID-19-Fälle stellt eine massive Herausforderung für das Gesundheitssystem einschließlich der pharmazeutischen Forschung und Produktion dar. Zwar werden derzeit mehrere Arzneimittelsubstanzen untersucht (in vitro und in vivo), doch ab dem Zeitpunkt, an dem eine Behandlungstherapie für COVID-19-Patienten etabliert ist, muss eine große Anzahl von Medikamenten innerhalb kurzer Zeit hergestellt werden.
Die Ultraschallsynthese von Chloroquin und Chloroquin-Derivaten ist ein schneller, einfacher und sicherer Prozess, der linear vom Labor- und Pilotmaßstab auf die vollständig kommerzielle Produktion hochskaliert werden kann. Unser gut ausgebildetes und langjährig erfahrenes Personal wird Sie vom Pilotversuch bis zur Großmengenproduktion technisch unterstützen.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:
| Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
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Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.
Literatur
- Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain und Sanjay Singh (2014): Pharmakokinetische und gewebliche Verteilungsstudie von festen Lipid-Nanopartikeln von Zidovudine bei Ratten. Zeitschrift für Nanotechnologie, Jahrgang 2014.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Einblicke in die chemischen Komponenten von Liposomen, die für die P-Glykoprotein-Hemmung verantwortlich sind. Nanomedizin: Nanotechnologie, Biologie und Medizin 2013.
- Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam-beladene Festkörper-Lipid-Nanopartikel (SLNs): Potenzial für die topische Verabreichung. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Ausgabe 2, 2019. 82-92.
Wissenswertes
SARS-CoV-2
Das Coronavirus SARS-CoV-2, auch bekannt als 2019-nCoV oder neuartiges Coronavirus 2019, ist für die Pandemie COVID-19 verantwortlich, die im Dezember 2019 in Wuhan, China, begann und sich von dort aus in die ganze Welt ausbreitete.
Bei einer hohen Infektions-/Übertragungsrate breitet sich SARS-CoV-2 hauptsächlich über Tröpfcheninfektion und Keimzellübertragung aus. Da Viruspartikel jedoch auch im Kot gefunden werden können, ist auch eine Übertragung über den fäkal-oralen Weg möglich. Der Hauptweg der Übertragung von SARS-CoV-2 von Mensch zu Mensch ist der enge Kontakt zu infizierten Personen: Atemtröpfchen, die durch Niesen und Husten einer infizierten Person entstehen, werden von anderen eingeatmet, so dass sie sich anschließend infizieren.
Coronaviren wie SARS-CoV-2 heften sich an den Angiotensin-umwandelnden Enzym 2 (ACE2)-Rezeptor, die hauptsächlich in der Lunge (und in geringerem Maße auch in Herz, Darm, Arterien und Niere) vorkommen. Die Coronavirus-Spike-Proteine (S-Proteine / Glykoproteine), die aus der Hülle des Coronavirus herausragen, binden sich an den ACE2-Rezeptor, fusionieren mit der Wirtszellmembran und gelangen so in die Wirtszelle. Wie alle Viren nutzen Coronaviren die Wirtszelle, um ihr Genom zu replizieren und dadurch neue Viruspartikel zu erzeugen.
Coronaviren enthalten ein einzelsträngiges RNA-Genom mit positivem Sinn. Im Gegensatz zu Influenzaviren ist das Coronavirus ein unsegmentiertes Virus. SARS-CoV-2 hat ein relativ kurzes Genom, das aus nur einem langen Strang genetischer Moleküle besteht. Das bedeutet, dass SARS-CoV-2-Viren nur aus einem einzigen Segment bestehen. Influenzaviren, die wie die Coronaviren RNA-Viren sind, haben ein segmentiertes Genom, das aus acht Genomabschnitten besteht. Dies verleiht dem Influenzavirus eine besondere Fähigkeit zur Rekombination/Mutation.
Coronaviren
Der wissenschaftliche Name für das Coronavirus ist Orthocoronavirinae oder Coronavirinae, das Coronavirus gehört zur Familie der Coronaviridae.
Coronaviren sind eine Gruppe verwandter Viren, die bei Säugetieren und Vögeln Krankheiten verursachen. In der menschlichen Bevölkerung führt eine Coronavirusinfektion zu Infektionen der Atemwege. Solche Infektionen der Atemwege können milde Auswirkungen haben, die sich als Erkältung (z.B. Rhinoviren) äußern, während andere Coronavirusinfektionen tödlich sein können, wie SARS (Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom), MERS (Mittleres Osten-Respiratorisches Syndrom) und COVID-19 (Coronavirus-Krankheit 2019).
Menschliche Coronaviren
Bei den menschlichen Koronaviren sind sieben Stämme bekannt. Vier dieser sieben Coronaviren-Stämme verursachen im Allgemeinen leichte Symptome, die als Erkältung bekannt sind:
- Menschliches Coronavirus OC43 (HCoV-OC43)
- Menschliches Coronavirus HKU1
- Menschliches Coronavirus NL63 (HCoV-NL63, New Haven-Coronavirus)
- Menschliches Coronavirus 229E (HCoV-229E)
Die Coronaviren HCoV-229E, -NL63, -OC43 und -HKU1 zirkulieren permanent in der menschlichen Bevölkerung und verursachen weltweit im Allgemeinen Infektionen der mittleren Atemwege bei Erwachsenen und Kindern.
Die drei unten aufgeführten Coronaviren-Stämme sind jedoch für ihre schweren Symptome bekannt:
- Das mit dem Atemwegssyndrom in Verbindung stehende Coronavirus des Nahen Ostens (MERS-CoV), auch bekannt als neuartiges Coronavirus 2012 und HCoV-EMC
- Schweres akutes respiratorisches Syndrom Coronavirus (SARS-CoV / SARS-Klassiker)
- Schweres akutes respiratorisches Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), auch bekannt als 2019-nCoV oder neuartiges Coronavirus 2019