Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschall-Nanoverkapselung von Ivermectin

Medikamente wie Avermectin und Ivermectin werden oft in Nano Drug Carrier verkapselt, um die Absorptionsrate und Bioverfügbarkeit zu verbessern und dadurch eine nachhaltigere Wirkung zu erzielen. Die Ultraschall-Nanoemulgierung ist eine wirksame und zuverlässige Technik, um bioaktive Arzneimittelverbindungen in Solid-Lipid-Nanopartikel, Liposomen oder Cyclodextrin-Komplexe zu verkapseln.

Ivermectin

Ivermectin gehört zur Arzneimittelklasse der Avermectine und ist ein antiparasitäres Medikament, das hauptsächlich zur Behandlung von Spulwurm-Infektionen eingesetzt wird. Es wirkt, indem es an Glutamat-gesteuerte Chloridkanalrezeptoren (GluClRs) der Parasiten bindet und diese aktiviert. Dadurch wird der Parasit inaktiviert und abtötet. Während der Forschung nach Wirkstoffen gegen COVID-19, die durch das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 verursachte Krankheit, geriet Ivermectin in den Fokus der Pharmaforschung, da es das Coronavirus SARS-CoV-2 innerhalb von 40 Stunden in "in vitro"-Tests abtötete. Da es sich um ein bereits von der FDA zugelassenes Medikament handelt, ist die Pharmakologie von Ivermectin gut bekannt, und das Medikament wäre für eine schnelle Massenbehandlung von COVID-19 leicht erhältlich. (Stand Apr, 12. April 2020).

Ultraschall-Verkapselung von Ivermectin

Nanogroße Wirkstoffträger wie Fest-Lipid-Nanopartikel (SLNs), Liposomen und Cyclodextrin-Komplexe sind dafür bekannt, die Wirkstoffabgabe und Bioverfügbarkeit zu verbessern, eine langsame / anhaltende Wirkstofffreisetzung zu ermöglichen und bioaktive Moleküle vor dem Abbau zu schützen. Da Ivermectin mit verschiedenen gängigen pharmazeutischen Hilfsstoffen inkompatibel ist, ist eine alternative Formulierung erforderlich. Zudem neigt Ivermectin dazu, durch Licht, Sauerstoff und Hydrolyse abgebaut zu werden, so dass die Verkapselung zum Schutz und zur Stabilisierung des Wirkstoffs beiträgt. Solid-Lipid-Nanopartikel, Liposomen oder Ivermectin-Formulierungen auf Cyclodextrin-Basis zeigen gute Ergebnisse und bieten Schutz vor Abbau sowie verbesserte Löslichkeit und Stabilität.
Die mittels Ultraschall hergestellten Ivermectin-SLNs zeigten eine relativ hohe Verkapselungseffizienz (EE) mit einer engen Partikelgrößenverteilung. Die Freisetzungsstudie zeigte langsame und anhaltende Freisetzungsmuster für Ivermectin-SLNs.

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Ultraschall-Verkapselung von Ivermectin in Solid-Lipid-Nanopartikeln

Die ultraschall-gestützte Herstellung von Solid-Lipid-Nanopartikeln ist eine bekannte Technik zur Formulierung pharmazeutischer Komplexe mit hoher Absorptionsrate und Bioverfügbarkeit, geringer Zytotoxizität und anhaltender Wirkstofffreisetzung.
Guo und Mitarbeiter (Guo et al. 2017) zeigten in ihrer Forschung, dass die Ultraschallverkapselung von Ivermectin in Solid-Lipid-Nanopartikeln (SLNs) zu amorphen Ivermectinpartikeln innerhalb der SLNs führte und aufgrund der hohen Verkapselungseffizienz (EE) eine verlängerte Freisetzung der Wirkstoffmoleküle aus den SLNs ohne Burst-Freisetzung zeigte.
Die Herstellung der Ivermectin-SLNs wurde nach folgendem Protokoll durchgeführt:
SLNs wurden durch Heißhomogenisierung und anschließende Ultraschallbehandlung hergestellt. Hierzu wurde Palmitinsäure (0,5 g) in einem 30ml-Glasfläschchen mittels eines Magnetrührers bei 75ºC geschmolzen. Anschließend wurde Ivermectin (0,09 g) im geschmolzenen Lipid gelöst. Die Lipidphase wurde anschließend unter magnetischem Rühren bei 300 U/min für 10 min in 15 ml siedende wässrige Lösung mit 1% PVA (w/v) gegossen, um eine grobe Öl-in-Wasser-Emulsion zu bilden. Danach wurde die Emulsion 5 Minuten lang mit Ultraschall beschallt. Anschließend wurden sofort 15 mL kaltes Wasser (4ºC) eingefüllt, um die Ivermectin-SLNs zu erhalten. Die Kontroll-SLNs wurden nach demselben Protokoll ohne Zusatz von Ivermectin hergestellt.

Liposomale Avermectin-Formulierung

Liposomen bestehen aus einer oder mehreren Phospholipid-Doppelschichten. Die Kombination chemisch und biologisch inerter synthetischer Polymere zur Herstellung lang zirkulierender Liposomen ermöglicht die Herstellung von Liposomen mit verlängerter Wirkstoffzirkulationszeit in vivo, wodurch die Wirksamkeit erhöht wird. Zum Beispiel wurde die Wirkungsdauer von liposomalem Avermectin bei Ziegen von 21 auf 30 Tage erhöht (Sun et al., 2014).
Neben der Formulierung in Solid-Lipid-Nanopartikeln wurde Ivermectin erfolgreich in Liposomen und Cyclodextrin-Komplexen verkapselt.
Lesen Sie mehr über die Ultraschallformulierung von Liposomen und Cyclodextrin-Komplexen!

Ultraschall ist eine schnelle und zuverlässige Technik zur Herstellung von hochwertigen Nanoliposomen.

UP400St, ein 400 Watt starker Ultraschall-Homogenisator, zur Herstellung von Liposomen und SLNs

Der Vorteil der Ultraschall-Herstellung von Lipid-Nanopartikeln

  • Hochleistungs-Emulgierung
  • Exakte Kontrolle über Größe und Ladung der Lipidpartikel
  • Hohe Wirkstoffladung
  • Exakte Kontrolle über Prozessparameter
  • Schneller Prozess
  • Nicht-thermisch / präzise Temperaturregelung
  • Lineare Skalierbarkeit
  • Reproduzierbarkeit
  • Prozess-Standardisierung / GMP
  • Autoklavierbare Sonotrode und Reaktoren
  • CIP / SIP

Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für Pharmazeutische Formulierungen
Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung, dem Vertrieb und Service von Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren für die Pharma- und Lebensmittelindustrie.
Präzise Kontrolle über die Ultraschall-Prozessparameter von Hielscher Ultrasonics' intelligente SoftwareDie Herstellung von hochwertigen Liposomen, Solid-Lipid-Nanopartikeln, polymeren Nanopartikeln und Cyclodextrin-Komplexen sind Verfahren, die mit Hielscher-Ultraschallsystemen mit hoher Zuverlässigkeit und überlegener Qualität durchgeführt werden. Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglichen eine präzise Kontrolle über alle Prozessparameter wie Amplitude, Temperatur, Druck und Beschallungsenergie. Die intelligente Software protokolliert automatisch alle Beschallungsparameter (Zeit, Datum, Amplitude, Nettoenergie, Gesamtenergie, Temperatur, Druck) auf einer integrierten SD-Karte.
Die Robustheit der Hielscher Ultraschallsysteme ermöglicht einen 24/7 Betrieb unter starker Belastung sowie in anspruchsvollen Umgebungen.
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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Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.

Literatur



Wissenswertes

Ivermectin

Ivermectin ist eine Mischung, die aus mindestens 90% 5-O-Demethyl-22,23-dihydroavermectin und weniger als 10% 5-O-Demethyl-25-de(1-methylpropyl)-22,23-dihydro-25-(1-
methylethyl)avermectin, allgemein als 22,23-Dihydroavermectin bezeichnet, besteht.
Ivermectin ist als generisches Medikament in einer 3mg-Tablettenform erhältlich. Gängige Markennamen von Ivermectin sind Driponin und Scrabioral in Deutschland, Heartgard, Sklice und Stromectol in den Vereinigten Staaten und Mectizan in Kanada, um nur einige zu nennen.

Avermectin

Avermectine sind Disaccharide (Ivermectin, Doramectin) oder Monosaccharide (Selamectin). Avermectine sind eine Reihe von makrozyklischen Lactonderivaten mit antiparasitärer Wirkung, die hauptsächlich zur Behandlung von Nematodeninfektionen eingesetzt werden. Avermectin ist wasserunlöslich und kann in Methanol und 95%igem Ethanol löslich gemacht werden.