Νανοενθυλακωμένο ενδορρινικό εμβόλιο κατά του S. Pneumoniae με υπερήχους
Πλεονέκτημα των εμβολίων κατά του S. pneumoniae που ενθυλακώνονται σε νανοσωματίδια
Οι Mott και συν. (2013) προσδιόρισαν την αποτελεσματικότητα της ενδορρινικής χορήγησης ενός εμβολιακού σκευάσματος με νανοσωματίδια συμπολυμερούς γαλακτικού και γλυκολικού οξέος μεγέθους 234 ± 87,5nm στην παροχή προστασίας έναντι πειραματικής πνευμονιοκοκκικής λοίμωξης του αναπνευστικού. Τα νανοσωματίδια που ενθυλάκωναν θανατωμένο με θέρμανση Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) παρέμεναν στους πνεύμονες 11 ημέρες μετά τη ρινική χορήγηση, σε σύγκριση με τα κενά NP. Η ανοσοποίηση με NP-HKSP προκάλεσε σημαντική ανθεκτικότητα έναντι λοίμωξης από S. pneumoniae σε σύγκριση με τη χορήγηση μόνο HKSP. Η αυξημένη προστασία συσχετίστηκε με σημαντική αύξηση της ειδικής για το αντιγόνο απόκρισης της κυτταροκίνης IFN-c, η οποία σχετίζεται με τα Th1, από τα πνευμονικά λεμφοκύτταρα. Η μελέτη αυτή τεκμηριώνει την αποτελεσματικότητα της τεχνολογίας που βασίζεται σε NP ως μη επεμβατικής και στοχευμένης προσέγγισης για τη ρινοπνευμονική ανοσοποίηση έναντι πνευμονικών λοιμώξεων.
Πρωτόκολλο παρασκευής νανοσωματιδίων με υπερήχους
Λύση με υπερήχους
1×106 νανοσωματίδια που ενθυλάκωναν θανατωμένο με θέρμανση Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) υποβλήθηκαν σε λύση με κατεργασία με υπερήχους σε 200µl φυσιολογικού ορού με φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα (PBS), και 70 mg συμπολυμερούς γαλακτικού και γλυκολικού οξέος (PLGA) διαλύθηκαν σε 1 ml οξικού αιθυλεστέρα. Τα δύο αυτά διαλύματα αναμείχθηκαν και αναδεύτηκαν σε αναδευτήρα στροβιλισμού στη μέγιστη ταχύτητα για 1 min, ώστε να σχηματιστεί πρωτογενές γαλάκτωμα νερού σε έλαιο.
Ενθυλάκωση με υπερήχους
Μέθοδος διπλού γαλακτώματος: Το πρωτογενές γαλάκτωμα αναμείχθηκε στη συνέχεια με 3 ml διαλύματος πολυβινυλικής αλκοόλης (PVA) 1 %. Το διάλυμα αυτό υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους με τη χρήση επεξεργαστή υπερήχων UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Γερμανία) σε πλάτος ταλάντωσης 40 % για 2 min σε συνεχή λειτουργία (κύκλος 100%), μέσα σε καθαρό γυάλινο φιαλίδιο βυθισμένο σε πάγο για την απαγωγή της θερμότητας, ώστε να παρασκευαστούν νανοσωματίδια PLGA που ενθυλακώνουν HKSP. Το διάλυμα αραιώθηκε περαιτέρω στα 20ml με νερό αποστειρωμένο σε αυτόκαυστο (αποστειρωμένο με διήθηση μέσω φίλτρου 0,22µ) και αναδεύτηκε για 1 h σε θερμοκρασία δωματίου υπό ήπιο κενό, ώστε να εξατμιστεί ο οξικός αιθυλεστέρας. Στη συνέχεια, το διάλυμα φυγοκεντρήθηκε για τη συλλογή των NP και η διαδικασία αυτή επαναλήφθηκε δύο φορές για την απομάκρυνση της περίσσειας PVA. Το ίζημα των νανοσωματιδίων επαναιωρήθηκε σε 500µl νερού αποστειρωμένου σε αυτόκαυστο και υποβλήθηκε σε λυοφιλίωση. Τα τελικά νανοσωματίδια αποθηκεύτηκαν στους -20°C μέχρι την περαιτέρω χρήση τους.
Μέγεθος σωματιδίων των νανοσωματιδίων PLGA που ενθυλακώνουν θανατωμένο με θέρμανση Streptococcus pneumoniae. Η μέτρηση του μεγέθους των σωματιδίων ενός υδατικού εναιωρήματος νανοσωματιδίων με δυναμική σκέδαση φωτός δείχνει το μέσο μέγεθος και την κατανομή Gauss των σωματιδίων στην παρτίδα.
Πηγή: Mott και συν.: Η ενδορρινική χορήγηση εμβολίου που βασίζεται σε νανοσωματίδια αυξάνει την προστασία έναντι του S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ομογενοποιητής υπερήχων UIP2000hdT (2kW) με αντιδραστήρα ασυνεχούς λειτουργίας υπό συνεχή ανάδευση
Επεξεργαστές υπερήχων για φαρμακευτικά σκευάσματα
Η Hielscher Ultrasonic διαθέτει πολυετή εμπειρία στον σχεδιασμό, την κατασκευή, τη διανομή και την τεχνική υποστήριξη ομογενοποιητών υπερήχων υψηλών επιδόσεων για τη φαρμακοβιομηχανία και τη βιομηχανία τροφίμων.
Η παρασκευή λιποσωμάτων υψηλής ποιότητας, νανοσωματιδίων στερεών λιπιδίων, πολυμερικών νανοσωματιδίων και συμπλόκων κυκλοδεξτρίνης αποτελεί πεδίο διεργασιών στις οποίες τα συστήματα υπερήχων Hielscher χρησιμοποιούνται με υψηλή αξιοπιστία και ανώτερη ποιότητα παραγόμενων προϊόντων. Οι συσκευές υπερήχων Hielscher επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο όλων των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος ταλάντωσης, η θερμοκρασία, η πίεση και η ενέργεια της κατεργασίας με υπερήχους. Το ευφυές λογισμικό καταγράφει αυτόματα όλες τις παραμέτρους της κατεργασίας με υπερήχους (ώρα, ημερομηνία, πλάτος ταλάντωσης, καθαρή ενέργεια, συνολική ενέργεια, θερμοκρασία, πίεση) στην ενσωματωμένη κάρτα SD.
- Γαλακτωματοποίηση υψηλών επιδόσεων
- Ακριβής έλεγχος του μεγέθους και του φορτίου των σωματιδίων
- Υψηλό φορτίο δραστικών ουσιών
- Ακριβής έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας
- Ταχεία διεργασία
- Μη θερμική διεργασία, ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας
- Γραμμική δυνατότητα κλιμάκωσης
- Αναπαραγωγιμότητα
- Τυποποίηση διεργασίας / GMP
- Ακροδέκτες και αντιδραστήρες που αποστειρώνονται σε αυτόκαυστο
- CIP / SIP
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής ισχύος από εργαστηριακή έως πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία/Παραπομπές
- Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
- Zhiguo Zheng; Xingcai Zhang; Daniel Carbo; Cheryl Clark; Cherie-Ann Nathan; Yuri Lvov (2010): Sonication-assisted synthesis of polyelectrolyte-coated curcumin nanoparticles. Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 01 Jun 2010, 26(11):7679-7681.
Χρήσιμες πληροφορίες
Νανοδομημένοι φορείς φαρμάκων
Οι φορείς φαρμάκων νανομετρικού μεγέθους, όπως τα νανογαλακτώματα, τα λιποσώματα, τα νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων, τα πολυμερικά νανοσωματίδια και οι νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς, χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμακευτικών σκευασμάτων με βελτιωμένες λειτουργικές ιδιότητες, όπως βελτιωμένη βιοδιαθεσιμότητα, αυξημένη βιοσυμβατότητα, στοχευμένη χορήγηση, ευνοϊκό χρόνο ημιζωής στο αίμα και πολύ χαμηλή ή μηδενική τοξικότητα για τους υγιείς ιστούς. Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια εξαιρετικά αποδοτική τεχνική για την παρασκευή διαφόρων μορφών νανοθεραπευτικών σκευασμάτων. Διαβάστε περισσότερα για τις εφαρμογές των υπερήχων στη φαρμακευτική παραγωγή!
Λιποσώματα
Το λιπόσωμα είναι ένα κυστίδιο σφαιρικού σχήματος με τουλάχιστον μία λιπιδική διπλοστιβάδα, η οποία ενθυλακώνει τον πυρήνα υδρόφοβων ουσιών. Τόσο το μέγεθος όσο και ο υδρόφοβος και υδρόφιλος χαρακτήρας καθιστούν τα λιποσώματα ισχυρά συστήματα χορήγησης φαρμάκων, π.χ. λιποσωμικής βιταμίνης C. Τα χαρακτηριστικά των λιποσωμάτων επηρεάζονται ουσιαστικά από τη λιπιδική σύνθεση, το επιφανειακό φορτίο, το μέγεθος και την τεχνική παρασκευής. Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα για την παρασκευή λιποσωμάτων με υπερήχους!
Νανογαλακτώματα
Τα νανογαλακτώματα ή υπομικρονικά γαλακτώματα είναι γαλακτώματα με μέγεθος σταγονιδίων μεταξύ 20–200nm και στενή κατανομή μεγέθους σταγονιδίων. Τα σταγονίδια νανομετρικού μεγέθους προσφέρουν αρκετά πλεονεκτήματα τόσο για την από του στόματος χορήγηση όσο και για την τοπική / διαδερμική χορήγηση φαρμακευτικών και βιοδραστικών ουσιών, π.χ. νανογαλακτωμάτων CBD. Η ικανότητα των σταγονιδίων νανομετρικού μεγέθους να διαλύουν αποτελεσματικά λιπόφιλα φάρμακα, καθώς και ο αυξημένος ρυθμός απορρόφησης, καθιστούν τα νανογαλακτώματα μια συχνά χρησιμοποιούμενη μορφή χορήγησης για υψηλή βιοδιαθεσιμότητα. Τα νανογαλακτωματοποιημένα σκευάσματα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για παρατεταμένη αποδέσμευση λιπόφιλων ή υδρόφιλων φαρμάκων.
Διαβάστε περισσότερα για την παραγωγή νανογαλακτωμάτων με υπερήχους!
Νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων
Ένα νανοσωματίδιο στερεού λιπιδίου (SLN) είναι ένα σφαιρικό νανοσωματίδιο με μέση διάμετρο μεταξύ 10 και 1000 νανομέτρων. Τα νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων έχουν πυρήνα με μήτρα στερεού λιπιδίου, στην οποία μπορούν να διαλυτοποιηθούν λιπόφιλα μόρια (δραστικές ουσίες), ώστε το νανοσωματίδιο να λειτουργεί ως φορέας φαρμάκου. Ο λιπιδικός πυρήνας σταθεροποιείται από γαλακτωματοποιητή ή επιφανειοδραστική ουσία. Με εφαρμογές στην παρεντερική και την από του στόματος χορήγηση, καθώς και στην οφθαλμική, πνευμονική και τοπική χορήγηση φαρμάκων, τα νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας και τη μείωση των συστηματικών ανεπιθύμητων ενεργειών.
Διαβάστε περισσότερα για την υποβοηθούμενη από υπερήχους σύνθεση νανοσωματιδίων στερεών λιπιδίων!
Νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς
Όπως τα νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων (SLNs), οι νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς (NLCs) αποτελούν μια ακόμη μορφή νανοσωματιδίων με βάση τα λιπίδια. Οι νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς (NLC) είναι τροποποιημένα νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων που αποτελούνται από μείγμα στερεών και υγρών λιπιδίων και προσφέρουν βελτιωμένη σταθερότητα και ικανότητα φόρτωσης.
Οι νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς μπορούν να παρασκευαστούν με τη μέθοδο γαλακτωματοποίησης με υπερήχους.
Κρύσταλλοι νανομετρικού μεγέθους
Η κρυστάλλωση και η κατακρήμνιση με υπερήχους αποτελούν μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδο ενθυλάκωσης ουσιών με χαμηλή υδατοδιαλυτότητα σε επικαλυμμένο κρύσταλλο. Οι Zheng και συν. (2020) αναφέρουν την ενθυλάκωση με υπερήχους της κουρκουμίνης, μιας βιοδραστικής ένωσης με πολλά οφέλη για την υγεία, αλλά χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα λόγω χαμηλής υδατοδιαλυτότητας. Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια τεχνική σχηματισμού νανοκελύφους από πολυηλεκτρολύτες με διαδοχική εναπόθεση στρώσεων (LbL), για την ενθυλάκωση των μορίων κουρκουμίνης. Αναφέρουν ότι «[u]σε αντίθεση με τις συνήθως χρησιμοποιούμενες μεθόδους γαλακτωματοποίησης, η υποβοηθούμενη από υπερήχους ενθυλάκωση LbL που αναπτύξαμε μπορεί να δώσει νανοσωματίδια πολύ μικρότερου μεγέθους. Για την κουρκουμίνη, λάβαμε κρυσταλλικά νανοσωματίδια με μέσο μέγεθος 80 nm και δυναμικό ξ +30 mV ή -50 mV, το οποίο εξασφάλισε τη σταθερότητα αυτών των νανοκολλοειδών επί μήνες (διατηρούμενων σε κορεσμένο διάλυμα φαρμάκου). Ο σχηματισμός κελυφών με δύο διπλοστιβάδες βιοσυμβατών πολυηλεκτρολυτών επέτρεψε την αργή αποδέσμευση του φαρμάκου επί περίπου 20 ώρες.»
Το πρωτόκολλο πυρηνογένεσης της κουρκουμίνης: Σκόνη κουρκουμίνης διαλύθηκε σε διάλυμα αιθανόλης / νερού 60 %. Μετά την πλήρη διάλυση της κουρκουμίνης, προστέθηκαν υδατικά πολυκατιόντα, πολυ(υδροχλωρική αλλυλαμίνη), PAH, ή βιοαποικοδομήσιμη θειική πρωτομίνη (PS). Στη συνέχεια, το διάλυμα υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους με ένα UIP1000, μια ισχυρή συσκευή υπερήχων 1kW της Hielscher Ultrasonic, στα 100watts ανά mL διαλύματος. Κατά την κατεργασία με υπερήχους, προστέθηκε αργά νερό στο διάλυμα. Λόγω του προστιθέμενου νερού, ο διαλύτης γίνεται πιο πολικός, γεγονός που μειώνει τη διαλυτότητα της κουρκουμίνης. Όταν η συγκέντρωση ισορροπίας υπερβαίνει το όριο διαλυτότητας, επιτυγχάνεται υπερκορεσμός της κουρκουμίνης και αρχίζει η πυρηνογένεση των κρυστάλλων. Υπό κατεργασία με υπερήχους υψηλής ισχύος, η ανάπτυξη των σωματιδίων του φαρμάκου αναστέλλεται στα αρχικά στάδια.
Διαβάστε περισσότερα για την κατακρήμνιση και την κρυστάλλωση νανοκρυστάλλων με υπερήχους!