Formulación ultrasónica de transportadores lipídicos nanoestructurados de fármacos

Los transportadores lipídicos nanoestructurados (NLCs) son una forma avanzada de sistemas nanométricos de administración de fármacos que presentan un núcleo lipídico y una cubierta hidrosoluble. Los NLCs tienen una elevada estabilidad, protegen las biomoléculas activas frente a la degradación y ofrecen una liberación sostenida del fármaco. La ultrasonicación es una técnica fiable, eficiente y sencilla para producir transportadores lipídicos nanoestructurados cargados.

Preparación ultrasónica de transportadores lipídicos nanoestructurados

Los transportadores lipídicos nanoestructurados (NLCs) contienen un lípido sólido, un lípido líquido y un tensioactivo en un medio acuoso, lo que les confiere buenas características de solubilidad y biodisponibilidad. Los NLCs se utilizan ampliamente para formular sistemas estables de transporte de fármacos con una elevada biodisponibilidad y una liberación sostenida del fármaco. Los NLCs tienen una amplia gama de aplicaciones, desde la administración oral hasta la parenteral, incluidas las vías tópica/transdérmica, oftálmica (ocular) y pulmonar.
La dispersión y la emulsificación ultrasónicas constituyen una técnica fiable y eficiente para preparar transportadores lipídicos nanoestructurados cargados con compuestos activos. La preparación ultrasónica de NLCs tiene la gran ventaja de no requerir disolventes orgánicos, grandes cantidades de tensioactivo ni compuestos aditivos. La formulación ultrasónica de NLCs es un método relativamente sencillo, ya que el lípido fundido se añade a la solución de tensioactivo y después se somete a sonicación.

Ejemplos de protocolos para transportadores lipídicos nanoestructurados cargados mediante ultrasonidos

NLCs cargados con dexametasona mediante sonicación
Se preparó mediante ultrasonicación un sistema de NLCs no tóxico con potencial para uso oftálmico, que presentó una distribución de tamaños estrecha, una elevada eficiencia de atrapamiento de dexametasona y una mejor penetración. Los sistemas de NLCs se prepararon mediante ultrasonidos utilizando un Hielscher UP200S como sonicador y Compritol 888 ATO, Miglyol 812N y Cremophor RH60 como componentes.
El lípido sólido, el lípido líquido y el tensioactivo se fundieron utilizando un agitador magnético con calefacción a 85ºC. A continuación, se añadió dexametasona a la mezcla lipídica fundida y se dispersó. El agua pura se calentó a 85ºC y ambas fases se sometieron a sonicación (a una amplitud del 70% durante 10 min) con el Hielscher UP200S como homogeneizador ultrasónico. El sistema de NLCs se enfrió en un baño de hielo.
Los NLCs preparados mediante ultrasonidos presentan una distribución de tamaños estrecha, una elevada eficiencia de atrapamiento de DXM y una mejor penetración.
Los investigadores recomiendan utilizar concentraciones bajas de tensioactivo y de lípidos (por ejemplo, 2,5% de tensioactivo y 10% de lípidos totales), porque así los parámetros críticos de estabilidad (Z_ave, ZP, PDI) y la capacidad de carga del fármaco (EE%) son adecuados, mientras que la concentración de emulsionante puede mantenerse en niveles bajos.
(cf. Kiss et al. 2019)

NLCs cargados con palmitato de retinilo mediante sonicación
Los retinoides son ingredientes ampliamente utilizados en tratamientos dermatológicos de las arrugas. El retinol y el palmitato de retinilo son dos compuestos del grupo de los retinoides que tienen la capacidad de aumentar el grosor de la epidermis y son eficaces como agentes antiarrugas.
La formulación de NLCs se preparó mediante ultrasonicación. La formulación contenía 7,2% de palmitato de cetilo, 4,8% de ácido oleico, 10% de Tween 80, 10% de glicerina y 2% de palmitato de retinilo. Para producir los NLCs cargados con palmitato de retinilo se siguieron estos pasos: la mezcla de lípidos fundidos se combina con el tensioactivo, el cotensioactivo, la glicerina y el agua desionizada a 60–70 °C. Esta mezcla se agita con un mezclador de alto cizallamiento a 9800rpm durante 5 min. Una vez formada la preemulsión, esta se somete inmediatamente a sonicación utilizando un homogeneizador ultrasónico de sonda durante 2 min. A continuación, los NLCs obtenidos se mantuvieron a temperatura ambiente durante 24 h. La emulsión se almacenó a temperatura ambiente durante 24 h y se midió el tamaño de las nanopartículas. La formulación de NLCs presentó tamaños de partícula en el intervalo de 200–300 nm. Los NLCs obtenidos tienen un aspecto amarillo pálido, un tamaño de glóbulo de 258±15,85 nm y un índice de polidispersidad de 0,31±0,09. La imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM) que aparece a continuación muestra los NLCs cargados con palmitato de retinilo preparados mediante ultrasonidos.
(cf. Pamudji et al. 2015)

NLCs cargados con Zingiber zerumbet mediante sonicación
Los transportadores lipídicos nanoestructurados consisten en una mezcla de un lípido sólido, un lípido líquido y un tensioactivo. Son excelentes sistemas de administración de fármacos para administrar sustancias bioactivas poco solubles en agua y aumentar significativamente su biodisponibilidad.
Para formular los NLCs cargados con Zingiber zerumbet se siguieron estos pasos. Se mezclaron y fundieron a 50 °C un 1% de lípido sólido, es decir, monoestearato de glicerilo, y un 4% de lípido líquido, es decir, aceite de coco virgen, para obtener una fase lipídica homogénea y transparente. Posteriormente, se añadió un 1% de aceite de Zingiber zerumbet a la fase lipídica, manteniendo continuamente la temperatura 10 °C por encima de la temperatura de fusión del monoestearato de glicerilo. Para preparar la fase acuosa, se mezclaron agua destilada, Tween 80 y lecitina de soja en la proporción adecuada. La mezcla acuosa se añadió inmediatamente a la mezcla lipídica para formar una preemulsión. A continuación, la preemulsión se homogeneizó utilizando un homogeneizador de alto cizallamiento a 11.000 rpm durante 1 min. Después, la preemulsión se sometió a sonicación utilizando un sonicador de sonda a una amplitud del 50% durante 20 min. Por último, la dispersión de NLCs se enfrió en un baño de agua con hielo hasta alcanzar la temperatura ambiente (25±1 °C), con el fin de enfriar rápidamente la suspensión en el baño frío y evitar la agregación de las partículas. Los NLCs se almacenaron a 4 °C.
Los NLCs cargados con Zingiber zerumbet presentan un tamaño nanométrico de 80,47±1,33, un índice de polidispersidad estable de 0,188±2,72 y una carga de potencial zeta de -38,9±2,11. La eficiencia de encapsulación demuestra la capacidad del transportador lipídico para encapsular aceite de Zingiber zerumbet con una eficiencia superior al 80%.
(cf. Rosli et al. 2015)

NLCs cargados con Valsaratan mediante sonicación
Valsaratan es un antagonista del receptor de angiotensina II utilizado como fármaco antihipertensivo. El valsartán tiene una biodisponibilidad baja, de solo aproximadamente el 23%, debido a su escasa solubilidad en agua. El uso del método de emulsificación ultrasónica por fusión permitió preparar NLCs cargados con Valsaratan con una biodisponibilidad significativamente mejorada.
Simplemente, se mezcló una solución oleosa de Val con una determinada cantidad de material lipídico fundido a una temperatura 10 °C por encima del punto de fusión del lípido. Se preparó una solución acuosa de tensioactivos disolviendo determinadas masas de Tween 80 y desoxicolato de sodio. La solución de tensioactivos se calentó después a la misma temperatura y se mezcló con la solución oleosa de lípido y fármaco mediante sonicación con sonda durante 3 min. para formar una emulsión. A continuación, la emulsión formada se dispersó en agua enfriada mediante agitación magnética durante 10 min. Los NLCs formados se separaron por centrifugación. Se tomaron muestras del sobrenadante y se analizó la concentración de Val mediante un método HPLC validado.
El método de emulsificación ultrasónica por fusión ofrece varias ventajas, entre ellas su sencillez, unas condiciones de estrés mínimas y la ausencia de disolventes orgánicos tóxicos. La máxima eficiencia de atrapamiento alcanzada fue del 75,04%.
(cf. Albekery et al. 2017)

Otros compuestos activos, como paclitaxel, clotrimazol, domperidona, puerarina y meloxicam, también se incorporaron con éxito a nanopartículas lipídicas sólidas y transportadores lipídicos nanoestructurados mediante técnicas ultrasónicas. (cf. Bahari and Hamishehkar 2016)

La ultrasonicación, como método de preparación para formular transportadores lipídicos nanométricos (NLCs), puede utilizarse como técnica de homogeneización en frío o en caliente. La homogeneización ultrasónica produce una distribución estrecha del tamaño de partícula, lo que mejora la estabilidad y las propiedades de almacenamiento de los NLCs.

Homogeneización ultrasónica en frío

Cuando se utiliza la técnica de homogeneización en frío para preparar transportadores lipídicos nanoestructurados, las moléculas farmacológicamente activas, es decir, el fármaco, se disuelven en el lípido fundido y después se enfrían rápidamente utilizando nitrógeno líquido o hielo seco. Durante el enfriamiento, los lípidos se solidifican. A continuación, la masa lipídica sólida se muele hasta alcanzar un tamaño de nanopartícula. Las nanopartículas lipídicas se dispersan en una solución fría de tensioactivo, obteniéndose una presuspensión fría. Por último, esta suspensión se somete a sonicación a temperatura ambiente, a menudo utilizando un reactor ultrasónico de celda de flujo.
Dado que las sustancias solo se calientan una vez, en el primer paso, la homogeneización ultrasónica en frío se utiliza principalmente para formular fármacos termosensibles. Como muchas moléculas bioactivas y compuestos farmacéuticos son susceptibles de degradarse por el calor, la homogeneización ultrasónica en frío es una aplicación muy utilizada. Otra ventaja de la técnica de homogeneización en frío es que evita una fase acuosa, lo que facilita la encapsulación de moléculas hidrófilas que, de otro modo, podrían pasar de la fase lipídica líquida a la fase acuosa durante la homogeneización en caliente.

Homogeneización ultrasónica en caliente

Cuando la sonicación se utiliza como técnica de homogeneización en caliente, los lípidos fundidos y el compuesto activo (es decir, el principio farmacológicamente activo) se dispersan en un tensioactivo caliente bajo agitación intensa para obtener una preemulsión. Para el proceso de homogeneización en caliente, es importante que ambas soluciones, la suspensión de lípido/fármaco y el tensioactivo, se hayan calentado a la misma temperatura (aproximadamente 5–10 °C por encima del punto de fusión del lípido sólido). En el segundo paso, la preemulsión se trata mediante sonicación de alto rendimiento, manteniendo la temperatura.

Sonicadores de alto rendimiento para transportadores lipídicos nanoestructurados

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Para que nuestros clientes puedan cumplir las buenas prácticas de fabricación (GMP) y establecer procesos normalizados, todos los sonicadores digitales están equipados con software inteligente para ajustar con precisión el parámetro de sonicación, controlar continuamente el proceso y registrar automáticamente todos los parámetros importantes del proceso en una tarjeta SD integrada. La alta calidad del producto depende del control del proceso y de mantener estándares de procesamiento elevados de forma continua. ¡Los sonicadores Hielscher le ayudan a supervisar y normalizar su proceso!

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La tabla siguiente le orienta sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: