Υπερήχων διατύπωση νανοδομημένων φορέων φαρμάκων λιπιδίων

Οι νανοδομημένοι φορείς λιπιδίων (NLCs) είναι μια προηγμένη μορφή νανο-μεγέθους συστημάτων χορήγησης φαρμάκων που διαθέτουν έναν πυρήνα λιπιδίων και ένα υδατοδιαλυτό κέλυφος. Τα NLC έχουν υψηλή σταθερότητα, προστατεύουν τα ενεργά βιομόρια από την αποικοδόμηση και προσφέρουν παρατεταμένη απελευθέρωση φαρμάκου. Υπερήχους είναι μια αξιόπιστη, αποτελεσματική και απλή τεχνική για την παραγωγή φορτωμένων νανοδομημένων φορέων λιπιδίων.

Υπερήχων προετοιμασία νανοδομημένων φορέων λιπιδίων

Οι φορείς λιπιδίων νανοδομής (NLCs) περιέχουν στερεά λιπίδια, υγρά λιπίδια και επιφανειοδραστικές ουσίες σε υδατικό μέσο, γεγονός που τους δίνει καλά χαρακτηριστικά διαλυτότητας και βιοδιαθεσιμότητας. Τα NLC χρησιμοποιούνται ευρέως για τη διαμόρφωση σταθερών συστημάτων φορέων φαρμάκων με υψηλή βιοδιαθεσιμότητα και παρατεταμένη απελευθέρωση φαρμάκων. Τα NLC έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών που κυμαίνονται από του στόματος έως παρεντερική χορήγηση, συμπεριλαμβανομένης της τοπικής/διαδερμικής, οφθαλμικής (οφθαλμικής) και πνευμονικής χορήγησης.
Υπερήχων διασπορά και γαλακτωματοποίηση είναι μια αξιόπιστη και αποτελεσματική τεχνική για την παρασκευή νανοδομημένων φορέων λιπιδίων φορτωμένων με δραστικές ενώσεις. Το υπερηχητικό παρασκεύασμα NLC έχει το κύριο πλεονέκτημα ότι δεν απαιτεί οργανικό διαλύτη, μεγάλες ποσότητες επιφανειοδραστικών ή πρόσθετων ενώσεων. Υπερήχων NLC διατύπωση είναι μια σχετικά απλή μέθοδος, όπως το λιωμένο λιπίδιο προστίθεται στο διάλυμα του επιφανειοδραστικού και στη συνέχεια κατεργασία με υπερήχους.

Υποδειγματικά πρωτόκολλα για υπερηχητικά φορτωμένους φορείς λιπιδίων νανοδομής

NLC φορτωμένα με δεξαμεθαζόνη μέσω υπερήχων
Ένα μη τοξικό δυναμικό οφθαλμικό σύστημα NLC παρασκευάστηκε υπό υπερήχους, η οποία είχε ως αποτέλεσμα μια στενή κατανομή μεγέθους, υψηλή αποτελεσματικότητα παγίδευσης δεξαμεθαζόνης, και βελτιωμένη διείσδυση. Τα συστήματα NLC παρασκευάστηκαν υπερηχητικά χρησιμοποιώντας ένα Hielscher UP200S υπερήχων και Compritol 888 ATO, Miglyol 812N, και Cremophor RH60 ως συστατικά.
Τα στερεά λιπίδια, τα υγρά λιπίδια και η επιφανειοδραστική ουσία τήχθηκαν χρησιμοποιώντας έναν μαγνητικό αναδευτήρα θέρμανσης στους 85ºC. Στη συνέχεια, η δεξαμεθαζόνη προστέθηκε στο λιωμένο λιπιδικό μίγμα και διασκορπίστηκε. Το καθαρό νερό θερμάνθηκε στους 85ºC και οι δύο φάσεις υποβλήθηκαν σε υπερήχους (σε πλάτος 70% για 10 λεπτά) με το Hielscher UP200S Υπερηχητικός ομογενοποιητής. Το σύστημα NLC ψύχθηκε σε ένα λουτρό πάγου.
Τα υπερηχητικά παρασκευασμένα NLC παρουσιάζουν στενή κατανομή μεγέθους, υψηλή αποτελεσματικότητα παγίδευσης DXM και βελτιωμένη διείσδυση.
Οι ερευνητές συστήνουν τη χρήση χαμηλής συγκέντρωσης επιφανειοδραστικών ουσιών και χαμηλής συγκέντρωσης λιπιδίων (π.χ. 2,5% για επιφανειοδραστική ουσία και 10% για ολικά λιπίδια) επειδή τότε οι κρίσιμες παράμετροι σταθερότητας (Ζ_χαίρε, ZP, PDI) και η ικανότητα φόρτωσης φαρμάκων (EE%) είναι κατάλληλες, ενώ η συγκέντρωση του γαλακτωματοποιητή μπορεί να παραμείνει σε χαμηλά επίπεδα.
(πρβλ. Kiss et al. 2019)

Παλμιτική ρετινόλη φορτωμένα NLC μέσω υπερήχων
Το ρετινοειδές είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο συστατικό στις δερματολογικές θεραπείες των ρυτίδων. Η ρετινόλη και η παλμιτική ρετινόλη είναι δύο ενώσεις από την ομάδα των ρετινοειδών που έχουν την ικανότητα να επάγουν το πάχος της επιδερμίδας και να είναι αποτελεσματικές ως αντιρυτιδικός παράγοντας.
Το σκεύασμα NLC παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας μέθοδο υπερήχων. Το σκεύασμα περιείχε 7,2% παλμιτικό κετύλιο, 4,8% ελαϊκό οξύ, 10% Tween 80, 10% γλυκερίνη και 2% παλμιτικό ρετινύλιο. Τα ακόλουθα βήματα ελήφθησαν για την παραγωγή NLC φορτωμένων με παλμιτική ρετινύλη: Το μείγμα λιωμένων λιπιδίων αναμειγνύεται με το επιφανειοδραστικό, το συνεπιφανειοδραστικό, τη γλυκερίνη και το απιονισμένο νερό στους 60-70°C. Αυτό το μείγμα αναδεύεται με ένα μίξερ υψηλής διάτμησης στις 9800rpm για 5 λεπτά. Αφού σχηματιστεί το προ-γαλάκτωμα, αυτό το προ-γαλάκτωμα υποβάλλεται αμέσως σε υπερήχους χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό ομογενοποιητή τύπου καθετήρα για 2 λεπτά. Στη συνέχεια, το ληφθέν NLC διατηρήθηκε σε θερμοκρασία δωματίου για 24 ώρες. Το γαλάκτωμα αποθηκεύτηκε σε θερμοκρασία δωματίου για 24 ώρες και μετρήθηκε το μέγεθος των νανοσωματιδίων. Ο τύπος NLC έδειξε μεγέθη σωματιδίων στην περιοχή των 200-300nm. το NLC που λαμβάνεται έχει ωχροκίτρινη εμφάνιση, μέγεθος σφαιριδίων 258±15,85 nm και δείκτη πολυδιασποράς 0,31±0,09. Η παρακάτω εικόνα TEM δείχνει τα υπερηχητικά παρασκευασμένα NLC παλμιτικού ρετινυλίου.
(πρβλ. Pamudji et al. 2015)

Zingiber zerumbet-φορτωμένο NLCs μέσω υπερήχων
Οι νανοδομημένοι φορείς λιπιδίων αποτελούνται από ένα μείγμα στερεών λιπιδίων, υγρών λιπιδίων και επιφανειοδραστικών. Πρόκειται για εξαιρετικά συστήματα χορήγησης φαρμάκων για τη χορήγηση βιοδραστικών ουσιών με χαμηλή υδατοδιαλυτότητα και για τη σημαντική αύξηση της βιοδιαθεσιμότητάς τους.
Τα ακόλουθα βήματα έγιναν για τη διαμόρφωση Zingiber zerumbet-loaded NLCs. 1% στερεά λιπίδια, δηλαδή. μονοστεατικό γλυκερύλιο και 4% υγρό λιπίδιο, δηλαδή παρθένο έλαιο καρύδας, αναμίχθηκαν και τήχθηκαν στους 50°C προκειμένου να ληφθεί μια ομοιογενής, διαυγής λιπιδική φάση. Στη συνέχεια, 1% έλαιο ζερουμπέτ Zingiber προστέθηκε στη λιπιδική φάση, ενώ η θερμοκρασία διατηρήθηκε συνεχώς 10°C πάνω από τη θερμοκρασία τήξης του μονοστεατικού γλυκερυλίου. Για την παρασκευή της υδατικής φάσης, απεσταγμένο νερό, Tween 80 και λεκιθίνη σόγιας αναμίχθηκαν μαζί στη σωστή αναλογία. Το υδατικό μίγμα προστέθηκε αμέσως στο λιπιδικό μίγμα για να σχηματίσει ένα μίγμα προγαλακτώματος. Το προγαλάκτωμα στη συνέχεια ομογενοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ομογενοποιητή υψηλής διάτμησης στις 11.000 σ.α.λ. για 1 λεπτό. Στη συνέχεια, το προ-γαλάκτωμα υπερήχων χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό τύπο καθετήρα σε πλάτη 50% για 20 λεπτά, Τέλος, η διασπορά NLC ψύχθηκε σε λουτρό παγωμένου νερού σε θερμοκρασία δωματίου (25±1 ° C) προκειμένου να σβήσει το εναιώρημα στο κρύο λουτρό για να αποφευχθεί η συσσώρευση σωματιδίων. Οι NLC αποθηκεύτηκαν στους 4°C.
Τα NLC φορτωμένα με ζερούμπετ Zingiber παρουσιάζουν μέγεθος νανομέτρου 80,47±1,33, σταθερό δείκτη πολυδιασποράς 0,188±2,72 και δυναμικό φορτίο ζήτα -38,9±2,11. Η αποτελεσματικότητα της ενθυλάκωσης δείχνει την ικανότητα του φορέα λιπιδίων να ενθυλακώνει το έλαιο ζερουμπέτ Zingiber περισσότερο από 80% αποτελεσματικότητα.
(πρβλ. Rosli et al. 2015)

Βαλσαρατάν-φορτωμένο NLCs μέσω υπερήχων
Η βαλσαρατάνη είναι ένας αναστολέας των υποδοχέων της αγγειοτενσίνης ΙΙ που χρησιμοποιείται σε αντιυπερτασικά φάρμακα. Η βαλσαρτάνη έχει χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα περίπου 23% μόνο λόγω της χαμηλής υδατοδιαλυτότητάς της. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υπερήχων τήγματος-γαλακτωματοποίησης επέτρεψε την παρασκευή των NLCs φορτωμένο με βαλσαρατάνη που χαρακτηρίζει σημαντικά βελτιωμένη βιοδιαθεσιμότητα.
Απλά, το ελαιώδες διάλυμα Val αναμίχθηκε με ορισμένη ποσότητα λιωμένου λιπιδικού υλικού σε θερμοκρασία 10°C πάνω από το σημείο τήξης των λιπιδίων. Παρασκευάστηκε υδατικό διάλυμα επιφανειοδραστικής ουσίας με διάλυση ορισμένων βαρών Tween 80 και δεοξυχολικού νατρίου. Το επιφανειοδραστικό διάλυμα θερμάνθηκε περαιτέρω στον ίδιο βαθμό θερμοκρασίας και αναμίχθηκε με το ελαιώδες λιπιδικό διάλυμα φαρμάκου με καθετήρα-υπερήχους για 3 λεπτά. για να σχηματίσει ένα γαλάκτωμα. Στη συνέχεια, το σχηματισμένο γαλάκτωμα διασκορπίστηκε σε ψυχρό νερό με μαγνητική ανάδευση για 10 λεπτά. Τα σχηματισμένα NLC διαχωρίστηκαν με φυγοκέντρηση. Δείγματα από το υπερκείμενο υγρό ελήφθησαν και αναλύθηκαν για τη συγκέντρωση του Val χρησιμοποιώντας επικυρωμένη μέθοδο HPLC.
Η μέθοδος υπερήχων τήγματος-γαλακτωματοποίησης έχει πολλά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της απλότητας με ελάχιστη αγχωτική κατάσταση και στερείται τοξικών οργανικών διαλυτών. Η μέγιστη απόδοση παγίδευσης που επιτεύχθηκε ήταν 75,04%
(πρβλ. Albekery et al. 2017)

Άλλες δραστικές ενώσεις όπως η πακλιταξέλη, η κλοτριμαζόλη, η δομπεριδόνη, η πουεραρίνη και η μελοξικάμη ενσωματώθηκαν επίσης με επιτυχία σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων και νανοδομημένους φορείς λιπιδίων χρησιμοποιώντας τεχνικές υπερήχων. (πρβλ. Bahari και Hamishehkar 2016)

Υπερήχους ως μέθοδος παρασκευής για τη διατύπωση νανο φορείς λιπιδίων (NLCs) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυχρή ή ζεστή τεχνική ομογενοποίησης. Υπερήχων ομογενοποίηση έχει ως αποτέλεσμα μια στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων, η οποία βελτιώνει τη σταθερότητα NLCs και ιδιότητες αποθήκευσης.

Υπερήχων ψυχρή ομογενοποίηση

Όταν η τεχνική ψυχρής ομογενοποίησης χρησιμοποιείται για την παρασκευή νανοδομημένων λιπιδικών φορέων, τα φαρμακολογικά δραστικά μόρια, δηλαδή το φάρμακο, διαλύονται στο λιωμένο λιπίδι και στη συνέχεια ψύχονται γρήγορα χρησιμοποιώντας υγρό άζωτο ή ξηρό πάγο. Κατά τη διάρκεια της ψύξης, τα λιπίδια στερεοποιούνται. Η στερεά λιπιδική μάζα είναι στη συνέχεια αλεσμένο μέγεθος νανοσωματιδίων. Τα λιπιδικά νανοσωματίδια διασκορπίζονται σε ψυχρό επιφανειοδραστικό διάλυμα, δίνοντας ένα ψυχρό προ-εναιώρημα. Τέλος, αυτό το εναιώρημα είναι υπερήχων, συχνά χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό αντιδραστήρα κυττάρων ροής, σε θερμοκρασία δωματίου.
Δεδομένου ότι οι ουσίες θερμαίνονται μόνο μία φορά στο πρώτο βήμα, η υπερηχητική ψυχρή ομογενοποίηση χρησιμοποιείται κυρίως για τη διαμόρφωση ευαίσθητων στη θερμότητα φαρμάκων. Καθώς πολλά βιοδραστικά μόρια και φαρμακευτικές ενώσεις είναι επιρρεπείς σε υποβάθμιση της θερμότητας, η υπερηχητική ψυχρή ομογενοποίηση είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη εφαρμογή. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα της τεχνικής ψυχρής ομογενοποίησης είναι η αποφυγή μιας υδατικής φάσης, η οποία καθιστά ευκολότερη την ενθυλάκωση υδρόφιλων μορίων, τα οποία διαφορετικά θα μπορούσαν να διαχωριστούν από την υγρή λιπιδική φάση στην υδατική φάση κατά τη διάρκεια της θερμής ομογενοποίησης.

Υπερήχων καυτή ομογενοποίηση

Όταν κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται ως τεχνική θερμής ομογενοποίησης, τα τετηγμένα λιπίδια και η δραστική ένωση (δηλ. φαρμακολογικά δραστικό συστατικό) διασκορπίζονται σε ένα ζεστό επιφανειοδραστικό υπό έντονη ανάδευση για να ληφθεί ένα προγαλακτώμα. Για τη διαδικασία θερμής ομογενοποίησης είναι σημαντικό και τα δύο διαλύματα, το εναιώρημα λιπιδίων/φαρμάκου και η επιφανειοδραστική ουσία να έχουν θερμανθεί στην ίδια θερμοκρασία (περίπου 5-10°C πάνω από το σημείο τήξης του στερεού λιπιδίου). Στο δεύτερο βήμα, το προγαλάκτωμα στη συνέχεια αντιμετωπίζεται με υπερήχους υψηλής απόδοσης διατηρώντας παράλληλα τη θερμοκρασία.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για νανοδομημένους φορείς λιπιδίων

Hielscher Ultrasonics' ισχυρά συστήματα υπερήχων χρησιμοποιούνται παγκοσμίως στη φαρμακευτική R&D και παραγωγή για την παραγωγή υψηλής ποιότητας νανο-φορέων φαρμάκων, όπως νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων (SLNs), νανοδομημένοι φορείς λιπιδίων (NLCs), νανογαλακτώματα και νανοκάψουλες. Για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις των πελατών της, Hielscher προμήθειες υπερήχων από το συμπαγές, αλλά ισχυρό φορητό ομογενοποιητή εργαστήριο και πάγκο-top υπερήχων σε πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων για την παραγωγή μεγάλων όγκων φαρμακευτικών σκευασμάτων. Ένα ευρύ φάσμα υπερήχων sonotrodes και αντιδραστήρες είναι διαθέσιμα για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη ρύθμιση για την παραγωγή νανοδομημένων φορέων λιπιδίων (NLCs). Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Προκειμένου να δοθεί η δυνατότητα στους πελάτες μας να εκπληρώσουν τις ορθές πρακτικές παρασκευής (GMP) και να καθιερώσουν τυποποιημένες διαδικασίες, όλοι οι ψηφιακοί υπερήχων είναι εξοπλισμένοι με έξυπνο λογισμικό για ακριβή ρύθμιση της παραμέτρου υπερήχων, συνεχής έλεγχος διαδικασίας και αυτόματη καταγραφή όλων των σημαντικών παραμέτρων διαδικασίας σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD. Η υψηλή ποιότητα των προϊόντων εξαρτάται από τον έλεγχο της διαδικασίας και τα συνεχώς υψηλά πρότυπα επεξεργασίας. Hielscher υπερήχων σας βοηθήσει να παρακολουθεί και να τυποποιήσει τη διαδικασία σας!

Hielscher Ultrasonics’ Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων μπορούν να προσφέρουν πολύ υψηλά πλάτη. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes. Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: