Ultraschallbehandlung für Arzneimittelprüfungen und die Analyse der Wirkstärke

Die Ultraschallhomogenisierung und -extraktion ist eine gängige Technik zur Probenvorbereitung vor der Arzneimittelanalyse, z. B. für Qualitätsprüfungen, die Bewertung von Rohstoffen und Wirkstärkeprüfungen. Ultraschallgeräte mit Sonotrode werden häufig eingesetzt, um Wirkstoffe wie pharmazeutische Wirkstoffe (APIs), bioaktive Pflanzenstoffe und andere Substanzen freizusetzen.

Präanalytische Probenvorbereitung bei der Arzneimittelprüfung mittels Ultraschallbehandlung

Wirkstärkeprüfungen von Arzneimitteln sind erforderlich, um festzustellen, wie viel eines Wirkstoffs in einer Arzneimittelprobe enthalten ist. Arzneimittelanalysen und Wirkstärkeprüfungen werden in der Pharmakologie, Toxikologie und Forensik eingesetzt. Aufgrund ihrer Spezifität und Effizienz ist die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) die am häufigsten verwendete Methode zur Analyse der Wirkstärke von Arzneimitteln.
Der wesentliche Unterschied zwischen Assay und Wirkstärke besteht darin, dass ein Assay die Untersuchung eines Materials zur Bestimmung seiner Inhaltsstoffe und Qualität bezeichnet, während die Wirkstärke die Menge eines Arzneimittels ist, die erforderlich ist, um eine Wirkung mit maximaler Intensität zu erzielen. Diese beiden Begriffe, Assay und Wirkstärke, sind in der Biochemie und Pharmakologie gebräuchlich.
Die Ultraschallbehandlung wird vor Wirkstärkeanalysen und Assays eingesetzt, um bioaktive Inhaltsstoffe oder pharmazeutische Wirkstoffe (APIs) aus einer Matrix freizusetzen. Mittels Ultraschallbehandlung lassen sich Zielverbindungen aus pflanzlichen Materialien (z. B. Blättern, Wurzeln usw.) extrahieren oder pharmazeutische Darreichungsformen wie Tabletten auflösen, um den Wirkstoff für die anschließende Analyse verfügbar zu machen.

Schritt-für-Schritt-Protokoll für die Arzneimittelanalyse

Die Probenvorbereitung ist ein wichtiger Bestandteil der Arzneimittelanalyse und der Wirkstärkeprüfung von Arzneimitteln. Sie umfasst mehrere Schritte, um genaue und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten. Im Folgenden werden die allgemeinen Schritte der Probenvorbereitung vor der Analyse der Wirkstärke von Arzneimitteln beschrieben:

1. Probenahme: Im ersten Schritt wird eine geeignete Probe des Arzneimittels entnommen, das in fester, flüssiger oder halbfester Form vorliegen kann. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass die Probe repräsentativ für die gesamte Charge ist und sachgerecht gelagert und gehandhabt wird, um ihre Qualität und Stabilität zu erhalten.
2. Probenhomogenisierung: Die Probe sollte homogenisiert werden, um sicherzustellen, dass das Arzneimittel gleichmäßig in der gesamten Probe verteilt ist. Dieser Schritt ist bei festen und halbfesten Proben entscheidend. Die Ultraschallbehandlung ist eine hocheffiziente und zuverlässige Homogenisierungsmethode und wird daher häufig bei der Probenvorbereitung eingesetzt. Erfahren Sie mehr über den Einsatz von Ultraschallhomogenisatoren zur Probenvorbereitung!
3. Wenn die Zielsubstanz in einer zellulären Matrix eingeschlossen ist (z. B. Pflanzenmaterial, Zellgewebe), muss sie freigesetzt werden, bevor eine analytische Messung oder ein Assay durchgeführt werden kann. Die Ultraschallextraktion ist die überlegene Technik, um eingeschlossene Substanzen für die Gewinnung und Analyse verfügbar zu machen. Erfahren Sie mehr über die Ultraschallextraktion bioaktiver Verbindungen!
4. Reduzierung der Probenmenge: Im nächsten Schritt wird das Probenvolumen auf eine für die Analyse geeignete Menge reduziert. Dies kann durch Einwiegen eines Teils der Probe oder mithilfe eines Probenteilers erfolgen.
5. Probenverdünnung: Wenn die Probenkonzentration zu hoch ist, muss die Probe möglicherweise verdünnt werden, damit ihre Konzentration im linearen Bereich des Assays liegt. Das verwendete Verdünnungsmittel sollte für das Arzneimittel und die eingesetzte Assay-Methode geeignet sein.
6. Aliquotierung der Probe: Die verdünnte Probe sollte in einzelne Teilmengen aliquotiert werden, um sicherzustellen, dass für jeden Assay dieselbe Probenmenge verwendet wird. Dieser Schritt trägt dazu bei, die Variabilität zwischen den Assays zu verringern und die Reproduzierbarkeit zu verbessern.
7. Probenlagerung: Die aliquotierten Proben sollten unter geeigneten Bedingungen, etwa gekühlt oder tiefgekühlt, gelagert werden, um ihre Stabilität bis zur Analyse zu erhalten.

Diese Schritte sind allgemeine Richtlinien für die Probenvorbereitung und können je nach Arzneimittel und eingesetzter Assay-Methode variieren. Es ist wichtig, die Anweisungen des Assay-Herstellers zu befolgen, um genaue und zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten.

Wie fördert Ultraschall die Isolierung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzenmaterial?

Bioaktive Verbindungen wie Terpene, Cannabinoide oder Flavonoide lassen sich mithilfe eines ultraschallbasierten Verfahrens, der sogenannten Ultraschallextraktion, aus Pflanzen isolieren. Dabei wird eine Suspension aus gemahlenem Pflanzenmaterial in einem Lösungsmittel (z. B. Alkohol, Wasser, wässrigem Ethanol, Hexan usw.) mit Hochleistungsultraschall behandelt. Die intensive Beschallung einer Flüssigkeit oder Suspension erzeugt akustische Kavitation. Das Phänomen der akustischen Kavitation ist durch lokal auftretende Bedingungen mit sehr hoher Energiedichte, sehr großen Druck- und Temperaturunterschieden sowie Flüssigkeitsstrahlen und Scherkräften gekennzeichnet. In diesem Feld hoher Energiedichte werden Zellwände perforiert und aufgebrochen, sodass intrazelluläres Material in das umgebende Lösungsmittel freigesetzt wird. Nach der Beschallung sind die Zielmoleküle vollständig aus der zellulären Matrix freigesetzt und schwimmen im Lösungsmittel. Mithilfe von Isolierungstechniken wie Verdampfung oder Destillation kann die Zielsubstanz aufgereinigt und bei Bedarf weiterverarbeitet werden.
Die Ultraschallextraktion wird zur Herstellung bioaktiver Verbindungen (z. B. Adaptogene, ätherische Öle, cannabis- und terpenreiche Produkte) für den Verzehr als Nahrungsergänzungsmittel, Lebensmittelzusatzstoffe und Therapeutika sowie in der Arzneimittelanalyse eingesetzt.

Extraktionsaufbau zur Isolierung pflanzlicher Inhaltsstoffe: Ultraschallgerät mit Sonotrode UP400ST, Büchi-Vakuumfilter und Rotationsverdampfer zur Extraktion sekundärer Pflanzenstoffe.

Ultraschall-Laborhomogenisatoren zur Probenvorbereitung vor der Arzneimittelanalyse

Hielscher Ultrasonics entwickelt, fertigt und liefert Hochleistungsultraschallgeräte zur Homogenisierung und Extraktion. Ultraschallhomogenisatoren und -extraktoren von Hielscher werden in der pharmazeutischen Industrie und bei der Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln für die Produktion und Qualitätsbewertung eingesetzt. Ultraschallhomogenisatoren werden auch zur Probenvorbereitung bei Arzneimittelprüfungen eingesetzt, einschließlich des Screenings auf illegale Substanzen in Arzneimitteln, gefälschten Arzneimitteln und menschlichen Proben.
Mit Funktionen wie präziser Amplitudenregelung, automatischer Datenprotokollierung und Fernsteuerung über den Browser ermöglichen Ultraschallgeräte von Hielscher eine hochgradig standardisierte Probenvorbereitung.

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme – von kompakten Handhomogenisatoren und Ultraschallgeräten zur Behandlung mehrerer Proben bis hin zu industriellen Ultraschallprozessoren für kommerzielle Anwendungen: