Ο υπέρηχος είναι μια πρωτοποριακή τεχνολογία που χρησιμοποιείται με επιτυχία για sonochemical Σύνθεση, αποσυσσωμάτωση, διασπορά, Γαλακτωματοποιητές, Λειτουργοποίηση και ενεργοποίηση των σωματιδίων. Ιδιαίτερα στον τομέα της νανοτεχνολογίας, την υπερήχους είναι μια σημαντική τεχνική για τους σκοπούς της σύνθεσης και επεξεργασίας των υλικών νανο-μεγέθους. Δεδομένου ότι η νανοτεχνολογία έχει κερδίσει αυτό το εξαιρετικό επιστημονικό ενδιαφέρον, τα σωματίδια νανο-μεγέθους που χρησιμοποιούνται σε εξαιρετικά πολλά επιστημονικά και βιομηχανικά πεδία. Το υποκατάστημα Pharma έχει ανακαλύψει το υψηλό δυναμικό αυτής ευέλικτη και μεταβλητή υλικό, πάρα πολύ. Κατά συνέπεια, τα νανοσωματίδια που εμπλέκονται σε διάφορες λειτουργικές εφαρμογές στη φαρμακευτική βιομηχανία, σε αυτά περιλαμβάνονται:

• παροχής φαρμάκου (φορέα)
• διαγνωστικών προϊόντων
• συσκευασία του προϊόντος
• ανακάλυψη βιοδεικτών

Τα νανοϋλικά στην Φαρμακευτική

Ιδιαίτερα, η απελευθέρωση φαρμάκου μέσω νανοσωματιδίων είναι ήδη μια αποδεδειγμένη μέθοδος για την παροχή δραστικών παραγόντων που έχουν χορηγηθεί προ της στοματικής ή με ένεση. (Bawa 2008) Τα νανο-μορφοποιημένα φάρμακα μπορούν να δοσολογηθούν και να παραδοθούν πολύ πιο αποτελεσματικά καθώς οι νέες τεχνικές ανοίγουν εντελώς καινοτόμους τρόπους ιατρικής θεραπείας. Αυτή η τεχνολογία υψηλού δυναμικού συμβάλλει στην παροχή φαρμάκων, θερμότητας ή άλλων δραστικών ουσιών σε συγκεκριμένα κύτταρα, δηλαδή σε άρρωστα κύτταρα. Με αυτήν την άμεση απελευθέρωση φαρμάκων, τα υγιή κύτταρα είναι ανυπόφορα από τα αποτελέσματα των φαρμάκων. Ένα πεδίο, δεδομένου ότι τα νανο-μορφοποιημένα φάρμακα δείχνουν ήδη τα πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα τους είναι η θεραπεία του καρκίνου. Στη θεραπεία του καρκίνου το μεγάλο πλεονέκτημα των νανομεγέθων ουσιών είναι ότι υψηλές δόσεις μορίων φαρμάκου μπορούν να χορηγηθούν απευθείας στα καρκινικά κύτταρα για μέγιστα αποτελέσματα ελαχιστοποιώντας τις παρενέργειες σε άλλα όργανα. (Liu et al. 2008) Αυτό το πλεονέκτημα έχει ως αποτέλεσμα το νανο-μέγεθος από το ότι τα σωματίδια είναι σε θέση να περάσουν τα κυτταρικά τοιχώματα και τις μεμβράνες και να απελευθερώσουν τους δραστικούς παράγοντες του φαρμάκου απευθείας στα στοχευόμενα κύτταρα.

επεξεργασία νανοϋλικά

Καθώς τα νανοϋλικά ορίζονται ως σωματίδια με διάσταση μικρότερη από 100nm, αυτό σημαίνει ότι η παραγωγή και επεξεργασία αυτών των ουσιών απαιτούν υψηλότερα προσπάθειες.
Για να σχηματιστεί και να επεξεργάζεται νανοσωματίδια, συσσωματώματα πρέπει να σπάσει και τις δυνάμεις συγκόλλησης πρέπει να ξεπεραστεί. υπερηχητική σπηλαίωση Είναι ένα πολύ γνωστό τεχνολογία για το διαχωρισμό και τη διασπορά των νανοϋλικών. Η ποικιλομορφία των νανοϋλικών και των μορφών ανοίγει πολλαπλή αλλαγές για τη φαρμακευτική έρευνα. νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) έχουν ένα μεγάλο εσωτερικό όγκο που επιτρέπει την ενσωμάτωση περισσότερων μορίων φαρμάκου και έχουν ξεχωριστές εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες για λειτουργικότητα. (Hilder et al., 2008). Από αυτό, τα CNTs είναι ικανά να μεταφέρουν διάφορα μόρια όπως δραστικούς παράγοντες, ϋΝΑ, πρωτεΐνες, πεπτίδια, προσδέματα στόχευσης κλπ. Σε κύτταρα. Τα CNT αναγνωρίστηκαν ως τα βασικά νανοϋλικά και έχουν αποκτήσει την ιδιότητα ενός από τους πιο δραστήριους τομείς της νανοεπιστήμης και της νανοτεχνολογίας. Το MWCNT αποτελείται από 2-30 συγκεντρικά γραφιτικά στρώματα, οι διαμέτρους των οποίων κυμαίνονται από 10 έως 50 nm και μήκος μεγαλύτερο από 10 μm. Από την άλλη πλευρά, το SWCNT είναι πολύ λεπτότερο, με διάμετρο που κυμαίνεται από 1,0 έως 1,4 nm. (Srinivasan 2008) Τα νανοσωματίδια καθώς και οι νανοσωλήνες μπορούν να εισέλθουν σε κύτταρα και μπορούν να ληφθούν πλήρως από αυτά. Ιδιαίτερα οι λειτουργικοποιημένοι νανοσωλήνες άνθρακα (f-CNTs) είναι γνωστό ότι ενισχύουν τη διαλυτότητα και επιτρέπουν μια αποτελεσματική στόχευση όγκων. Με αυτό τον τρόπο, οι f-CNTs, SWNTs και MWNTs εμποδίζονται να είναι κυτταροτοξικές (= τοξικές στα κύτταρα) και να μεταβάλλουν τη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος. Για παράδειγμα, Μονού τοιχώματος νανοσωλήνες άνθρακα (SWCNTs) υψηλής καθαρότητας μπορούν να παραχθούν σε sonochemical τρόπο: SWCNTs υψηλής καθαρότητας μπορεί να ληφθεί σε ένα υγρό διάλυμα με κατεργασία με υπερήχους σε σκόνη διοξειδίου του πυριτίου για 20 λεπτά. σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση περιβάλλοντος. (Srinivasan 2005)

Εικ.1: Sonochemical παραγωγή SWCNTs. σκόνη οξειδίου του πυριτίου σε ένα διάλυμα του μείγματος φερροκενίου-ξυλένιο έχει υπερήχους για 20 min. σε θερμοκρασία δωματίου και υπό πίεση περιβάλλοντος. Η κατεργασία με υπερήχους παράγει SWCNTs υψηλής καθαρότητας πάνω στην επιφάνεια της σκόνης πυριτίας. (Jeong et al. 2004)

Λειτουργικοποιημένες νανοσωλήνες άνθρακα (f-CNTs) μπορεί επίσης να δρουν ως συστήματα απελευθέρωσης εμβόλιο. Η βασική ιδέα είναι να συνδεθεί το αντιγόνο με νανοσωλήνες άνθρακα διατηρώντας διαμόρφωση της, με τον τρόπο αυτό, επάγοντας απόκριση αντισώματος με τη σωστή ειδικότητα.
Κεραμικά νανοσωματίδια, δηλ προέρχονται από Πυρίτιο, Τιτανία ή αλουμίνα, διαθέτουν μια πορώδη επιφάνεια σωματιδίου που τους ένα ιδανικό φορέα φαρμάκου κάνει.

Υπερήχων Σύνθεση και Καταβύθιση των Νανοσωματιδίων

Τα νανοσωματίδια μπορούν να παραχθούν κάτω προς τα πάνω με σύνθεση ή καθίζηση. sonochemistry είναι μία από τις πρώτες τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή των ενώσεων nanosize. Suslick στην αρχική εργασία του, σε κατεργασία με υπερήχους Fe (CO) 5 είτε ως σκέτο υγρό ή σε ένα διάλυμα deaclin και λαμβάνεται 10-20nm μέγεθος άμορφο νανοσωματίδια σιδήρου. Γενικά, ένα υπερκορεσμένο μίγμα αρχίζει να σχηματίζει στερεά σωματίδια από ένα υψηλής συγκέντρωσης υλικού. Υπερήχους βελτιώνει την ανάμειξη των προ-δρομείς και αυξάνει τη μαζική μεταφορά στην επιφάνεια σωματιδίου. Αυτό οδηγεί σε μικρότερο μέγεθος σωματιδίων και υψηλότερη ομοιομορφία.

Υπερήχων Η ενεργοποίηση των νανοσωματιδίων

Για να ληφθούν νανοσωματίδια με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και λειτουργίες, η επιφάνεια των σωματιδίων πρέπει να τροποποιηθεί. Διάφορα νανοσυστήματα όπως τα πολυμερή νανοσωματίδια, τα λιποσώματα, τα δενδριμερή, οι νανοσωλήνες άνθρακα, οι κβαντικές κουκίδες κ.λπ. μπορούν να ενεργοποιηθούν με επιτυχία για αποτελεσματική χρήση στη φαρμακευτική.
Για να ενεργοποιήσουμε την πλήρη επιφάνεια του κάθε σωματίδιο, απαιτείται μια καλή μέθοδος διασποράς. Όταν διασπείρονται, σωματίδια τυπικώς περιβάλλεται από ένα οριακό στρώμα των μορίων προσελκύονται στην επιφάνεια των σωματιδίων. Προκειμένου για νέες λειτουργικές ομάδες για να φτάσουμε στην επιφάνεια των σωματιδίων, αυτό το οριακό στρώμα πρέπει να διαλυθεί ή να αφαιρεθεί. Οι εκτοξευτήρες υγρού που προκύπτουν από υπερηχητική σπηλαίωση μπορεί να φτάσει ταχύτητες μέχρι 1000 χιλιόμετρα / ώρα. Αυτό το άγχος βοηθά να ξεπεραστούν οι προσέλκυση δυνάμεων και φέρει τα λειτουργικά μόρια στην επιφάνεια των σωματιδίων. Σε sonochemistry, αυτό το αποτέλεσμα χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της απόδοσης των διεσπαρμένο καταλυτών.

Πρακτικό Παράδειγμα:

Υπερηχητική λειτουργικοποίηση SWCNT από PL-PEG: Zeineldin et αϊ. (2009) κατέδειξαν ότι η διασπορά των νανοσωληνίων άνθρακα με ένα τοίχωμα (SWNTs) με υπερήχους με φωσφολιπίδιο-πολυαιθυλενογλυκόλη (PL-PEG) το θραύει, παρεμποδίζοντας έτσι την ικανότητά της να αποκλείει τη μη ειδική πρόσληψη από τα κύτταρα. Εντούτοις, το μη διασπασμένο PL-PEG προάγει την ειδική κυτταρική πρόσληψη των στοχευμένων SWNT σε δύο διαφορετικές κατηγορίες υποδοχέων που εκφράζονται από καρκινικά κύτταρα. Η υπερηχητική θεραπεία με την παρουσία PL-PEG είναι μια κοινή μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη διασπορά ή τη λειτουργία των νανοσωλήνων άνθρακα και η ακεραιότητα της PEG είναι σημαντική για την προώθηση της συγκεκριμένης κυτταρικής πρόσληψης νανοσωλήνων που λειτουργούν με συνδέτη. Επειδή ο κατακερματισμός είναι μια πιθανή συνέπεια της υπερήχων, μια τεχνική που χρησιμοποιείται συνήθως για τη διασπορά των SWNTs, αυτό μπορεί να είναι μια ανησυχία για ορισμένες εφαρμογές όπως η παράδοση φαρμάκων.

Εικ. 2: Ultrasonic διασπορά SWCNTs με PL-PEG (Zeineldin et al 2009).

Υπερήχων λιποσωμάτων Σχηματισμός

Μια άλλη επιτυχής εφαρμογή υπερήχων είναι η παρασκευή λιποσωμάτων και νανο-λιποσωμάτων. Τα βασισμένα σε λιποσφαίρια συστήματα χορήγησης φαρμάκων και γονιδίων παίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλαπλές θεραπείες, αλλά και σε καλλυντικά και διατροφή. Τα λιποσώματα είναι καλοί φορείς, καθώς οι υδατοδιαλυτοί δραστικοί παράγοντες μπορούν να τοποθετηθούν στο υδατικό κέντρο των λιποσωμάτων ή, εάν ο παράγοντας είναι λιποδιαλυτός, στο λιπιδικό στρώμα. Τα λιποσώματα μπορούν να σχηματιστούν με τη χρήση υπερήχων. Το βασικό υλικό για την προετοιμασία των λιποσωμάτων είναι τα αμφίφιλα μόρια που προέρχονται ή βασίζονται σε λιπίδια βιολογικών μεμβρανών. Για το σχηματισμό μικρών μονοστρωματικών κυστιδίων (SUV), η διασπορά των λιπιδίων υφίσταται ήπια επεξεργασία με υπερήχους – π.χ. με τη συσκευή χειρός υπερήχων UP50H (50W, 30kHz), η VialTweeter ή ο αντιδραστήρας υπερήχων UTR200 – σε ένα λουτρό πάγου. Η διάρκεια μιας τέτοιας υπερηχητικής θεραπείας διαρκεί περ. 5 - 15 λεπτά. Μία άλλη μέθοδος για την παραγωγή μικρών μονοστρωματικών κυστιδίων είναι η κατεργασία με υπερήχους των πολυ-στρωματικούς κυστίδια λιποσωμάτων.
Dinu-Πίρβου et al. (2010) αναφέρει την απόκτηση του τρανσφερομονών με υπερήχους τα MLV σε θερμοκρασία δωματίου.
Hielscher Ultrasonics προσφέρει διάφορες συσκευές υπερήχων, sonotrodes και αξεσουάρ για να ανταποκριθεί στην απαίτηση όλων των ειδών των διαδικασιών.

Υπερήχων ενθυλάκωση παραγόντων εντός λιποσωμάτων

Τα λιποσώματα λειτουργεί ως φορείς για δραστικές ουσίες. Ο υπέρηχος είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την προετοιμασία και το σχηματισμό των λιποσωμάτων για την παγίδευση των δραστικών παραγόντων. Πριν την ενθυλάκωση, τα λιποσώματα έχουν την τάση να σχηματίσουν συμπλέγματα λόγω της αλληλεπίδρασης φορτίου-φορτίου επιφανείας του φωσφολιπιδίου πολικές κεφαλές (Míckova et al. 2008), επιπλέον έχουν να ανοιχτούν. Υπό τύπον παραδείγματος, Zhu et αϊ. (2003) περιγράφουν την ενθυλάκωση σκόνης βιοτίνης σε λιποσώματα με υπερήχους. Καθώς η σκόνη βιοτίνης προστέθηκε στο διάλυμα εναιωρήματος κυστιδίων, το διάλυμα έχει κατεργασία με υπερήχους για περίπου. 1 ώρα. Μετά από αυτή τη θεραπεία, βιοτίνη ήταν παγιδευμένη στα λιποσώματα.

Γαλακτώματα Λιποσωμικά

Για να ενισχυθεί η επίδραση παγιοποίηση της ενυδάτωσης ή αντι-γήρανσης κρέμες, λοσιόν, γέλες και άλλα φυσικών καλλυντικών σκευασμάτων, γαλακτωματοποιητής προστίθενται στα λιποσωματικές διασπορές για τη σταθεροποίηση υψηλότερες ποσότητες λιπιδίων. Αλλά οι έρευνες είχαν δείξει ότι η ικανότητα των λιποσωμάτων είναι γενικά περιορισμένη. Με την προσθήκη της γαλακτωματοποιητές, αυτό το αποτέλεσμα θα εμφανιστεί νωρίτερα και οι πρόσθετες γαλακτωματοποιητές προκαλέσει εξασθένηση από τη συγγένεια φράγμα των φωσφατιδυλοχολίνη. νανοσωματίδια – αποτελούνται από φωσφατιδυλοχολίνη και λιπιδίων - είναι η απάντηση σε αυτό το πρόβλημα. Αυτά τα νανοσωματίδια σχηματίζονται από ένα σταγονίδιο ελαίου, το οποίο καλύπτεται από μία μονοστοιβάδα φωσφατιδυλοχολίνης. Η χρήση νανοσωματιδίων επιτρέπει σκευασμάτων τα οποία είναι ικανά να απορροφήσουν περισσότερα λιπίδια και παραμένουν σταθερά, έτσι ώστε επιπλέον γαλακτωματοποιητές δεν χρειάζονται.
Η υπερηχητική μέθοδος είναι μια αποδεδειγμένη μέθοδος για την παραγωγή νανογαλακτωμάτων και νανοδιασπολιώσεων. Ο υψηλής έντασης υπερηχογράφημα παρέχει την απαιτούμενη ισχύ για τη διασπορά μιας υγρής φάσης (διασκορπισμένη φάση) σε μικρά σταγονίδια σε μια δεύτερη φάση (συνεχής φάση). Στη ζώνη διασποράς, οι εμφυτευτικές φυσαλίδες σπηλαίωσης προκαλούν εντατικά κύματα κλονισμού στο περιβάλλον υγρό και οδηγούν στον σχηματισμό υγρών πίδακες υψηλής ταχύτητας υγρού. Προκειμένου να σταθεροποιηθούν τα νεοδημιουργημένα σταγονίδια της φάσης διασποράς κατά της συνδιέγερσης, στο γαλάκτωμα προστίθενται γαλακτωματοποιητές (επιφανειοδραστικές ουσίες, τασιενεργά) και σταθεροποιητές. Καθώς η συγκόλληση των σταγονιδίων μετά από διάρρηξη επηρεάζει την κατανομή του τελικού μεγέθους των σταγονιδίων, χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά σταθεροποιητικοί γαλακτωματοποιητές για τη διατήρηση της τελικής κατανομής μεγέθους σταγονιδίων σε ένα επίπεδο που ισούται με την κατανομή αμέσως μετά τη διακοπή σταγονιδίων στη ζώνη διασποράς υπερήχων.

διασπορές Λιποσωμικά

Οι λιποσωμικές διασπορές, οι οποίες βασίζονται σε ακόρεστο φωσφατιδυλοχλωρίδιο, στερούνται σταθερότητας έναντι οξείδωσης. Η σταθεροποίηση της διασποράς μπορεί να επιτευχθεί με αντιοξειδωτικά, όπως με σύμπλεγμα βιταμινών C και Ε.
Ortan et αϊ. (2002) πέτυχε στη μελέτη τους σχετικά με την υπερηχητική προετοιμασία της Anethum graveolens αιθέριο έλαιο σε λιποσώματα καλά αποτελέσματα. Μετά κατεργασία με υπερήχους, η διάσταση των λιποσωμάτων ήταν μεταξύ 70-150 nm, και για MLV μεταξύ 230 - 475 nm? αυτές οι τιμές ήταν περίπου σταθερή επίσης μετά από 2 μήνα, αλλά inceased μετά από 12 μήνα, ειδικά σε SUV διασποράς (βλέπε ιστογράμματα παρακάτω). Η μέτρηση της σταθερότητας, σχετικά με τις βασικές απώλεια ελαίου και η κατανομή μεγέθους, έδειξε επίσης ότι η λιποσωματική διασπορές διατήρησε το περιεχόμενο του πτητικού ελαίου. Αυτό υποδηλώνει ότι η παγίδευση του αιθέριου ελαίου σε λιποσώματα αύξησε την σταθερότητα του πετρελαίου.

Εικ. 3: Ortan et αϊ. (2009): Η σταθερότητα των MLV και SUV διασπορές μετά από 1 χρόνο. λιποσωμικά σκευάσματα φυλάχθηκαν στους 4 ± 1 ° C.

Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα για την προετοιμασία υπερήχους λιποσωμάτων!

Υπερήχων Επιδράσεις

Δίπλα στην υπερηχητική παραγωγή νανοσωματιδίων, η επεξεργασία αυτών των ουσιών είναι ένα ευρύ πεδίο για εφαρμογές υπερήχων. Τα συσσωματώματα πρέπει να σπάσουν, τα σωματίδια πρέπει να χαλαρώνονται ή / και να διασκορπίζονται, οι επιφάνειες πρέπει να ενεργοποιούνται ή να λειτουργούν και τα νανο-σταγονίδια πρέπει να γαλακτωματοποιούνται. Για όλα αυτά τα στάδια επεξεργασίας, ο υπέρηχος είναι μια αποδεδειγμένη βασική μέθοδος. Ο υπερήχων υψηλής ισχύος παράγει έντονα αποτελέσματα. Όταν ηχοβολούν τα υγρά σε υψηλές εντάσεις, τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται μέσα στο υγρό μέσο οδηγούν σε εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης (συμπίεσης) και χαμηλής πίεσης (αραίωσης), με ρυθμούς ανάλογα με τη συχνότητα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου χαμηλής πίεσης, τα υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης δημιουργούν φυσαλίδες ή κενά στο υγρό. Όταν οι φυσαλίδες φθάσουν έναν όγκο στον οποίο δεν μπορούν πλέον να απορροφήσουν ενέργεια, καταρρέουν βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται σπηλαίωση.
Η κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης αποτελέσματα σε μικρο-αναταράξεις και μικρο-πίδακες έως 1000 χιλιομέτρων / ώρα. Μεγάλα σωματίδια υπόκεινται σε επιφανειακή διάβρωση (μέσω σπηλαίωσης κατάρρευση στο περιβάλλον υγρό) ή τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων (που οφείλεται σε σχάση μέσω σύγκρουσης μεταξύ σωματιδίων ή την κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης που σχηματίζεται επί της επιφανείας). Αυτό οδηγεί σε απότομη επιτάχυνση των διαδικασιών διάχυσης, μαζική μεταφορά και αντιδράσεων στερεάς φάσης λόγω μέγεθος κρυσταλλιτών και μεταβαλλόμενη δομή. (Suslick 1998)

Υπερήχων Μηχανήματα Επεξεργασίας

Hielscher είναι ο πρώτος προμηθευτής της υψηλής ποιότητας και επεξεργαστές υπερήχων απόδοσης για εργαστηριακές και βιομηχανικές εφαρμογές. Συσκευές στην περιοχή από 50 Watt μέχρι και 16.000 βατ επιτρέπουν να βρείτε τη σωστή υπερήχων επεξεργαστή για κάθε όγκο και κάθε διαδικασία. Με υψηλή τους απόδοση, αξιοπιστία, στιβαρότητα και εύκολη λειτουργία, η υπερηχητική θεραπεία είναι μια σημαντική τεχνική για την παρασκευή και την επεξεργασία των νανοϋλικών. Εξοπλισμένο με CIP (clean-in-place) και SIP (αποστείρωση επί τόπου), συσκευές υπερήχων Hielscher εγγυώνται ασφαλή και αποτελεσματική παραγωγή σύμφωνα με φαρμακευτικά πρότυπα. Όλες οι ειδικές υπερήχους μπορεί να ελεγχθεί εύκολα στο εργαστήριο ή πάγκου-top κλίμακα. Τα αποτελέσματα αυτών των δοκιμών είναι απολύτως να αναπαραχθούν, έτσι ώστε η ακόλουθη κλίμακα-up είναι γραμμικά και μπορεί εύκολα να γίνει χωρίς πρόσθετες προσπάθειες για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας.