Vacuna intranasal nanoencapsulada contra S. Pneumoniae mediante ultrasonidos
Ventajas de las vacunas contra S. pneumoniae encapsuladas en nanopartículas
Mott et al. (2013) determinaron la eficacia de la administración intranasal de una formulación vacunal de nanopartículas de ácido poli(láctico-co-glicólico) de 234 ± 87,5 nm para conferir protección frente a una infección respiratoria neumocócica experimental. Las nanopartículas que encapsulaban Streptococcus pneumoniae inactivado por calor (NP-HKSP) permanecieron en los pulmones 11 días después de la administración nasal, en comparación con las NP vacías. La inmunización con NP-HKSP produjo una resistencia significativa frente a la infección por S. pneumoniae en comparación con la administración de HKSP solo. El aumento de la protección se correlacionó con un incremento significativo de la respuesta citocínica de IFN-c, específica del antígeno y asociada a Th1, por parte de los linfocitos pulmonares. Este estudio demuestra la eficacia de la tecnología basada en NP como estrategia no invasiva y dirigida para la inmunización nasopulmonar frente a infecciones pulmonares.
Protocolo de preparación ultrasónica de nanopartículas
Lisis ultrasónica
1×106 nanopartículas que encapsulaban Streptococcus pneumoniae inactivado por calor (NP-HKSP) se lisaron mediante sonicación en 200µl de solución salina tamponada con fosfato (PBS), y se disolvieron 70 mg de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) en 1 ml de acetato de etilo. Estas dos soluciones se mezclaron y se agitaron en vórtex a velocidad máxima durante 1 min para formar una emulsión primaria de agua en aceite.
Encapsulación ultrasónica
Método de doble emulsión: a continuación, la emulsión primaria se mezcló con 3 ml de una solución de alcohol polivinílico (PVA) al 1 %. Esta solución se sonicó utilizando un procesador ultrasónico UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemania) al 40 % de amplitud durante 2 min en modo continuo (ciclo del 100%), en un vial de vidrio limpio sumergido en hielo para disipar el calor, con el fin de preparar nanopartículas de PLGA que encapsularan HKSP. La solución se diluyó posteriormente hasta 20 ml con agua esterilizada en autoclave (esterilizada por filtración con un filtro de 0,22µ) y se agitó durante 1 h a temperatura ambiente bajo vacío suave para evaporar el acetato de etilo. Después, la solución se centrifugó para recoger las NP, y este proceso se repitió dos veces para eliminar el exceso de PVA. El sedimento de nanopartículas se resuspendió en 500µl de agua esterilizada en autoclave y se liofilizó. Las nanopartículas finales se almacenaron a -20 °C hasta su uso posterior.
Tamaño de partícula de nanopartículas de PLGA que encapsulan Streptococcus pneumoniae inactivado por calor. La medición del tamaño de partícula de una suspensión acuosa de nanopartículas mediante dispersión dinámica de luz muestra el tamaño medio y la distribución gaussiana de las partículas del lote.
Fuente: Mott et al.: Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Homogeneizador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor por lotes con agitación continua
Procesadores ultrasónicos para formulaciones farmacéuticas
Hielscher Ultrasonic cuenta con una amplia experiencia en el diseño, la fabricación, la distribución y el servicio técnico de homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para las industrias farmacéutica y alimentaria.
La preparación de liposomas de alta calidad, nanopartículas lipídicas sólidas, nanopartículas poliméricas y complejos de ciclodextrina son procesos en los que los sistemas ultrasónicos de Hielscher ofrecen una elevada fiabilidad y resultados de calidad superior. Los ultrasonicadores de Hielscher permiten controlar con precisión todos los parámetros del proceso, como la amplitud, la temperatura, la presión y la energía de sonicación. El software inteligente registra automáticamente todos los parámetros de sonicación (hora, fecha, amplitud, energía neta, energía total, temperatura y presión) en la tarjeta SD integrada.
- Emulsificación de alto rendimiento
- Control preciso del tamaño de partícula y de la carga
- Elevada carga de sustancias activas
- Control preciso de los parámetros del proceso
- Proceso rápido
- Proceso no térmico, control preciso de la temperatura
- Escalabilidad lineal
- Reproducibilidad
- Estandarización del proceso / GMP
- Sondas y reactores esterilizables en autoclave
- CIP / SIP
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000 |
¡Contacte con nosotros! / ¡Consúltenos!
Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia desde la escala de laboratorio hasta la piloto y la industrial .
Bibliografía y referencias
- 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.
Información de interés
Vehículos de fármacos nanoestructurados
Los vehículos de fármacos de tamaño nanométrico, como las nanoemulsiones, los liposomas, las nanopartículas lipídicas sólidas, las nanopartículas poliméricas y los vehículos lipídicos nanoestructurados, se utilizan para formular medicamentos con propiedades mejoradas, como una mayor biodisponibilidad, una mayor biocompatibilidad, una administración dirigida, una semivida favorable en sangre y una toxicidad muy baja o nula para los tejidos sanos. La ultrasonicación es una técnica muy eficiente para formular diversas formas de nanoterapéuticos. ¡Lea más sobre las aplicaciones de los ultrasonidos en la producción farmacéutica!
Liposomas
Un liposoma es una vesícula de forma esférica con al menos una bicapa lipídica que encapsula un núcleo de sustancias hidrófobas. Tanto su tamaño como su carácter hidrófobo e hidrófilo convierten a los liposomas en potentes sistemas de administración de fármacos, por ejemplo, la vitamina C liposomal. Las características de los liposomas dependen en gran medida de la composición lipídica, la carga superficial, el tamaño y la técnica de preparación. ¡Haga clic aquí para obtener más información sobre la preparación ultrasónica de liposomas!
Nanoemulsiones
Las nanoemulsiones o emulsiones submicrométricas son emulsiones con un tamaño de gota de entre 20-200 nm y una distribución estrecha de tamaños de gota. Las gotas de tamaño nanométrico ofrecen varias ventajas para la administración oral y para la administración tópica / transdérmica de sustancias farmacéuticas y bioactivas, por ejemplo, las nanoemulsiones de CBD. La capacidad de las gotas de tamaño nanométrico para disolver eficazmente fármacos lipófilos, junto con una mayor tasa de absorción, convierte a las nanoemulsiones en una forma de administración de uso frecuente para obtener una elevada biodisponibilidad. Las formulaciones nanoemulsionadas también pueden utilizarse para la liberación prolongada de fármacos lipófilos o hidrófilos.
¡Lea más sobre la producción ultrasónica de nanoemulsiones!
Nanopartículas lipídicas sólidas
Una nanopartícula lipídica sólida (SLN) es una nanopartícula esférica con un diámetro medio de entre 10 y 1000 nanómetros. Las nanopartículas lipídicas sólidas tienen una matriz central de lípidos sólidos en la que pueden solubilizarse moléculas lipófilas (sustancias activas), de modo que la nanopartícula actúa como vehículo de fármacos. El núcleo lipídico se estabiliza mediante un agente emulsionante o un tensioactivo. Con aplicaciones en la administración parenteral y oral, así como en la administración ocular, pulmonar y tópica de fármacos, las nanopartículas lipídicas sólidas se utilizan para mejorar la eficacia del tratamiento y reducir los efectos secundarios sistémicos.
¡Lea más sobre la síntesis de nanopartículas lipídicas sólidas asistida por ultrasonidos!
Vehículos lipídicos nanoestructurados
Al igual que las nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs), los vehículos lipídicos nanoestructurados (NLCs) son otra forma de nanopartículas basadas en lípidos. Los vehículos lipídicos nanoestructurados (NLC) son nanopartículas lipídicas sólidas modificadas que consisten en una mezcla de lípidos sólidos y líquidos y ofrecen una mayor estabilidad y capacidad de carga.
Los vehículos lipídicos nanoestructurados pueden prepararse mediante el método de emulsificación ultrasónica.
Cristales de tamaño nanométrico
La cristalización y la precipitación ultrasónicas constituyen un método muy eficaz para encapsular sustancias con baja solubilidad en agua en un cristal recubierto. Zheng et al. (2020) describen la encapsulación ultrasónica de curcumina, un compuesto bioactivo con numerosos beneficios para la salud, pero con una baja biodisponibilidad debido a su escasa solubilidad en agua. El equipo de investigación desarrolló un procedimiento de formación de nanocubiertas de polielectrolitos capa por capa (LbL) para encapsular las moléculas de curcumina. Afirman que «[u]a diferencia de los métodos de emulsión utilizados habitualmente, nuestra encapsulación LbL asistida por ultrasonidos permite obtener nanopartículas de un tamaño mucho menor. En el caso de la curcumina, obtuvimos nanopartículas cristalinas con un tamaño medio de 80 nm y un potencial ξ de +30 mV o -50 mV, lo que garantizó la estabilidad de estos nanocoloides durante meses (conservados en una solución saturada del fármaco). La formación de cubiertas con dos bicapas de polielectrolitos biocompatibles permitió una liberación lenta del fármaco durante aproximadamente 20 horas».
Protocolo de nucleación de la curcumina: se disolvió curcumina en polvo en una solución de etanol / agua al 60 %. Tras la disolución completa de la curcumina, se añadieron policationes en solución acuosa, poli(clorhidrato de alilamina), PAH, o sulfato de protomina biodegradable (PS). A continuación, la solución se sonicó con un UIP1000, un potente ultrasonicador de 1 kW de Hielscher Ultrasonic, a 100 vatios por mL de solución. Durante la ultrasonicación, se añadió agua lentamente a la solución. El agua añadida hace que el disolvente se vuelva más polar, lo que reduce la solubilidad de la curcumina. Cuando la concentración de equilibrio supera el umbral de solubilidad, se produce una sobresaturación de curcumina y comienza la nucleación de los cristales. Bajo ultrasonicación de alta potencia, el crecimiento de las partículas del fármaco se detiene en las etapas iniciales.
¡Lea más sobre la precipitación y la cristalización ultrasónicas de nanocristales!