Formulación ultrasónica de niosomas

Los niosomas son vesículas de tamaño nanométrico que pueden utilizarse como portadores de fármacos (por ejemplo, contra el cáncer) y otras sustancias bioactivas. La emulsificación ultrasónica es un método sencillo y rápido para formular pequeños niosomas con una elevada carga de fármaco.

Vesículas niosómicas como nanotransportadores de principios activos

Un niosoma es una vesícula a base de tensioactivos no iónicos, formada principalmente por tensioactivos no iónicos e incorporación de colesterol como excipiente. Los niosomas son más estables frente a la degradación química o la oxidación y tienen un tiempo de almacenamiento más largo que los liposomas. Debido a los tensioactivos utilizados para la preparación de los niosomas, éstos son biodegradables, biocompatibles y no inmunogénicos. Los niosomas son osmóticamente activos, químicamente estables y ofrecen un mayor tiempo de almacenamiento en comparación con los liposomas. Dependiendo del tamaño y la lamelaridad, existen varios métodos de preparación, como la sonicación, la evaporación en fase inversa, la hidratación en película fina o el proceso de captación de fármacos por gradiente de pH transmembrana. La preparación ultrasónica de niosomas es la técnica preferida para producir vesículas unilamelares, de tamaño pequeño y uniforme.

Formulación ultrasónica de niosomas

Para formular niosomas, debe prepararse una emulsión de aceite en agua (o/w) a partir de una solución orgánica de tensioactivo, colesterol y una solución acuosa que contenga el compuesto bioactivo, es decir, el fármaco. La emulsificación ultrasónica es la técnica superior para mezclar líquidos inmiscibles como el aceite y el agua. Al cizallar las gotitas de ambas fases y romperlas hasta su tamaño nanométrico, se obtiene una nanoemulsión. Posteriormente, se evapora el disolvente orgánico, dando lugar a niosomas cargados con agentes terapéuticos, que se dispersan en la fase acuosa.En comparación con la agitación mecánica, la técnica ultrasónica de formulación de niosomas destaca por formar niosomas con una dimensión media menor y un índice de polidispersidad más bajo en un proceso rápido. El uso de vesículas más pequeñas suele ser preferible, teniendo en cuenta que tienden a evitar mejor los mecanismos de eliminación del organismo que las partículas más grandes, y permanecen durante más tiempo en el torrente sanguíneo. (cf. Bragagni et al. 2014)

Protocolos de preparación de niosomas por ultrasonidos

La formulación de niosomas mediante sonicación ha sido ampliamente investigada, de modo que se dispone de numerosos protocolos científicamente validados para la producción de niosomas por ultrasonidos.
A continuación encontrará un breve resumen de algunos protocolos de formulación para la preparación y carga de niosomas mediante sonicación.

Niosomas cargados con extractos de Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) formularon extracto crudo de Withania somnifera en niosomas destinados a la aplicación tópica. Los compuestos bioactivos se encapsularon mediante inyección de disolvente. Por lo tanto, las fases orgánica y acuosa se agitaron magnéticamente de forma continua y la temperatura se mantuvo a 60 °C ± 2 °C hasta que se expulsó el disolvente orgánico. La formulación resultante se enfrió y se sometió a sonicación en hielo utilizando el sonicador Hielscher UP200ST. Los niosomas tenían un tamaño medio que oscilaba aproximadamente entre 165,9 ± 9,4 y mostraban una elevada eficacia de atrapamiento (EE%) de withanolida A.

Niosomas cargados de doxorrubicina
Se prepararon niosomas de N-palmitoilglucosamina (Glu) cargados con doxorrubicina, un fármaco anticancerígeno, agitando una mezcla de NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), colesterol (58 mg) y Solulan C24 (54 mg) en solución de doxorrubicina (1,5 mg/ml, 2 ml, preparada en PBS) a 90°C durante 1 h, seguida de sonicación con sonda durante 10 min (75% del máximo).
Las vesículas de palmitoil glicol quitosano (GCP) se prepararon como se describió anteriormente (11) mediante sonicación de glicol quitosano (10 mg) y colesterol (4 mg) en solución de doxorrubicina (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

Métodos alternativos de preparación de niosomas

Los métodos alternativos de formulación de niosomas, como la técnica de evaporación en fase inversa o el proceso de captación de fármacos por gradiente de pH transmembrana, implican la aplicación de energía ultrasónica. Ambas técnicas se utilizan principalmente para formular vesículas multilamelares (MLV). A continuación encontrará una breve descripción de ambas técnicas y del paso de sonicación que implican.

Sonicación en la preparación de niosomas mediante evaporación en fase inversa

En el método de evaporación en fase inversa (REV), los componentes de la formulación niosomal se disuelven en una mezcla de éter y cloroformo y se añaden a la fase acuosa, que contiene el fármaco. Se utiliza emulsificación ultrasónica para convertir la mezcla en una emulsión de tamaño fino. Posteriormente, se evapora la fase orgánica. Los niosomas obtenidos durante la evaporación del disolvente orgánico son vesículas unilamelares de gran tamaño.

Proceso de captación de fármacos por gradiente de pH transmembrana

Para el proceso de captación de fármacos por gradiente de pH transmembrana (en el interior ácido) (con carga a distancia), el tensioactivo y el colesterol se disuelven en cloroformo. A continuación, el disolvente se evapora al vacío para obtener una fina película sobre la pared del matraz de fondo redondo. La película se hidrata con ácido cítrico 300 mM (pH 4,0) agitando la suspensión en vórtex. Las vesículas multilamelares se congelan y descongelan tres veces y posteriormente se someten a sonicación utilizando un ultrasonicador tipo sonda. A esta suspensión niosomal se añade una solución acuosa que contiene 10 mg/ml de fármaco y se agita en vórtex. A continuación, se eleva el pH de la muestra a pH 7,0-7,2 con fosfato disódico 1M. A continuación, la mezcla se calienta a 60°C durante 10 minutos. Con esta técnica se obtienen vesículas multilamelares. (cf. Kazi et al. 2010)

Reducción ultrasónica del tamaño de los niosomas

Los niosomas suelen tener un tamaño comprendido entre 10 nm y 1.000 nm. Dependiendo de la técnica de preparación, los niosomas suelen tener un tamaño relativamente grande y tienden a formar agregados. Sin embargo, los tamaños específicos de los niosomas son un factor importante cuando se trata del tipo de sistema de administración elegido. Por ejemplo, un tamaño de niosoma muy pequeño, en el rango nanométrico, es el más adecuado para la administración sistémica de fármacos, en la que el fármaco debe atravesar las membranas celulares para llegar al sitio celular diana, mientras que los niosomas más grandes se recomiendan para la administración intramuscular e intracavitaria de fármacos o para aplicaciones oftálmicas. La reducción ultrasónica del tamaño de los niosomas es un paso habitual en la preparación de niosomas muy potentes. Las fuerzas de cizallamiento ultrasónicas desaglomeran y dispersan los niosomas en nano-niosomas mono-dispersos.

protocolo – Reducción ultrasónica del tamaño de los lipoNiosomas

Naderinezhad et al. (2017) formularon LipoNiosomas biocompatibles (una combinación de niosoma y liposoma) que contenían Tween 60: colesterol: DPPC (a 55 : 30 : 15 : 3) con un 3% de DSPE-mPEG. Para reducir el tamaño de los LipoNiosomas preparados, tras la hidratación sonicaron la suspensión durante 45 min (15 segundos encendido y 10 segundos apagado, amplitud 70% a 100 vatios) para minimizar la agregación de partículas utilizando el homogeneizador ultrasónico UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemania). Para el método de gradiente de pH, las películas secas de CUR, tensioactivos y lípidos se hidrataron con 1300 mL de sulfato de amonio (pH 1⁄4 4) a 63 C durante 47 min. A continuación, las nanopartículas se sonicaron sobre un baño de hielo para producir pequeñas vesículas.

Ultrasonicadores para la preparación de niosomas

Hielscher Ultrasonic cuenta con una larga experiencia en el diseño, fabricación, distribución y servicio de homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para la industria farmacéutica, alimentaria y cosmética.
La preparación de niosomas, liposomas, nanopartículas lipídicas sólidas, nanopartículas poliméricas, complejos de ciclodextrina y otros portadores de fármacos nanoestructurados de alta calidad son procesos en los que los sistemas ultrasónicos de Hielscher destacan por su alta fiabilidad, potencia de salida constante y control preciso. Los ultrasonidos de Hielscher permiten un control preciso de 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, presión) en la tarjeta SD integrada.
La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite un funcionamiento 24/7 en entornos pesados y exigentes.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: