Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Nanoestructuración ultrasónica de los antibióticos

La producción de antibióticos asistida por ultrasonidos puede aumentar su eficacia, eben contra las bacterias resistentes a las drogas: El creciente número de cepas de bacterias resistentes a los antibióticos es un problema aún no resuelto que hace que las infecciones bacterianas, que han sido tratadas con éxito con antibióticos en las últimas décadas, vuelvan a ser una amenaza para la salud en todo el mundo. La nanoestructuración ultrasónica de los antibióticos es una técnica prometedora para aumentar la eficacia de antibióticos como la tetraciclina contra las bacterias resistentes a los medicamentos.

Antibióticos y bacterias resistentes a los antibióticos

bacterias Escherichia coli se lisan fiable utilizando homogeneizadores de tejido ultrasónico.La resistencia a los antibióticos se produce cuando los gérmenes como las bacterias y los hongos desarrollan la capacidad de derrotar a los medicamentos diseñados para matarlos. Eso significa que los gérmenes no se matan y siguen creciendo. Las infecciones causadas por gérmenes resistentes a los antibióticos son difíciles, y a veces imposibles, de tratar.
La resistencia a los antibióticos de las bacterias se atribuye tanto al uso excesivo como al mal uso de los antibióticos. El uso excesivo y el uso indebido se refieren principalmente a las prescripciones inapropiadas y al uso agrícola extensivo
En el caso de los antibióticos comunes como la penicilina, la tetraciclina, la meticilina, la eritromicina, la gentamicina, la vancomicina, el imipemen, la ceftazidima, la levofloxacina, el linezolid, la daptomicina y la ceftrarolina, ciertas cepas de bacterias han mutado y desarrollado resistencia a los antibióticos.
La principal causa del desarrollo de bacterias resistentes a los antibióticos radica en el uso excesivo y el mal uso de los medicamentos antibióticos. Cada vez que se administra un antibiótico a un paciente, las bacterias sensibles mueren. Sin embargo, si hay bacterias resistentes, que no son erradicadas por el tratamiento farmacológico, crecen y se multiplican. Así, el uso repetido e inapropiado de antibióticos causa el aumento de las bacterias resistentes a los medicamentos.
Las bacterias multirresistentes a las drogas (MDR) son una grave amenaza para la salud, ya que no responden al tratamiento antibiótico común, que se supone que mata los gérmenes.
Entre los patógenos gram-positivos, una pandemia mundial de S. aureus resistente (por ejemplo, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina; MRSA) y de especies de Enterococcus representa actualmente la mayor amenaza. Los patógenos gramnegativos como Enterobacteriaceae (por ejemplo, Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter se están volviendo resistentes a casi todas las opciones de medicamentos antibióticos disponibles.

Ultrasonic processor UIP1000hdT for the nano-structuring of antibiotics in order to increase their effectiveness against antibiotic-resistant bacteria strains.

UIP1000hdT – un potente procesador ultrasónico de 1kW para la nanoestructuración de antibióticos como la tetraciclina para aumentar su eficacia contra las bacterias resistentes a los antibióticos

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Antibióticos de tamaño nanométrico ultrasónico

Se sabe que los productos farmacéuticos de tamaño nano superan a las moléculas de drogas de tamaño micrométrico, a menudo debido a las mayores tasas de absorción, la mayor biodisponibilidad y la eficacia superior. Los antibióticos se utilizan ampliamente para tratar las infecciones bacterianas. Sin embargo, el rápido desarrollo de más y más cepas de bacterias resistentes a los medicamentos hace necesario el desarrollo de nuevos medicamentos antibióticos o la modificación de los ya existentes. La reducción del tamaño de las partículas de los antibióticos, como la tetraciclina, por medio de la sonicación es una estrategia fácil, rápida y prometedora para mejorar la eficacia de los antibióticos contra las cepas de bacterias no resistentes y resistentes.

Tetraciclina Ultrasónica Nanoestructurada

Con el UIP1000hdT es posible sonicar líquidos directamente en un vaso de precipitados y mediante un reactor de flujo (clic para ampliar)Kassirov y otros (2018) trataron la tetraciclina por ultrasonido para mejorar la eficacia de la droga contra los patógenos. En su estudio, utilizaron Escherichia coli Nova Blue TcR, una cepa con resistencia a los antibióticos, y E. coli 292-116 (sin resistencia a los medicamentos). La tetraciclina, un antibiótico común de amplio espectro, fue modificado usando un ultrasonido industrial UIP1000hdT (Hielscher, Alemania; ver foto a la izquierda). El equipo de investigación encontró que el tratamiento sonoquímico con el UIP1000hdT aumenta la efectividad de las propiedades antibacterianas hasta un 25% contra la cepa resistente y hasta un 100% contra la cepa sensible. Incluso un almacenamiento a largo plazo de la tetraciclina nanoestructurada a +4ºC no reduce las propiedades antimicrobianas.
Se determinó que los parámetros de procesamiento ultrasónico como la amplitud, la entrada de energía y el tiempo de sonicación eran factores críticos que influyen en el cambio de las propiedades antimicrobianas contra las células tanto sensibles como resistentes.
El tratamiento ultrasónico da lugar a una distribución más uniforme del tamaño de las partículas de la droga de tamaño nano, lo que podría dar lugar a una mayor biodisponibilidad, bioaccesibilidad y, por ende, eficacia de las moléculas de tetraciclina.
Los datos obtenidos muestran que la modificación sonoquímica de los antibióticos puede ser un nuevo enfoque prometedor y barato para el desarrollo de nuevos medicamentos eficaces para la terapia de antibióticos contra las cepas de resistencia a los medicamentos.

Ultrasonic nanostructuring of the antibiotic drug tetracycline increases the effectiveness against drug-resistant bacteria.

Sonicación de tetraciclina con el UIP1000hdT.
A - Espectros FTIR de tetraciclina "libre"; B - Espectros FTIR de tetraciclina SN después de 5 min de sonicación; C - Histograma de distribución de tamaños de tetraciclina "libre"; D – Histograma de distribución de tamaño de la tetraciclina SN después de 5 minutos de sonicación.
Estudio y figura de Kassirov et al. 2018.

Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con reactor por lotes agitado

Procesador de ultrasonidos UIP2000hdT (2 kW) con un reactor por lotes

Ventajas de las drogas nanoestructuradas ultrasónicas

La ecografía ofrece enormes posibilidades para la síntesis de un amplio espectro de materiales nanoestructurados y se utiliza en muchas industrias. La producción por ultrasonido de productos farmacéuticos de tamaño nano, como antibióticos, antivirales y otros medicamentos, es muy prometedora, ya que esos medicamentos de tamaño nano suelen mostrar una tasa de absorción, una biodisponibilidad y una eficacia significativamente mayores. Por lo tanto, muchas formulaciones de medicamentos mejoradas implican la utilización de ultrasonidos para nanoestructurar las moléculas de los medicamentos, encapsular los medicamentos en nano-emulsiones, nano-liposomas, niosomas, nanopartículas de lípidos sólidos (SLN), portadores de lípidos nanoestructurados (NLC) y otros complejos de inclusión de tamaño nanométrico.

Formulación ultrasónica de drogas de tamaño nano

  • Nano-Emulsiones Ultrasónicas
  • Liposomas ultrasónicos
  • Niosomas ultrasónicos
  • Nanopartículas ultrasónicas de lípidos sólidos (SLN)
  • Los portadores de lípidos nanoestructurados ultrasónicos (NLC)
  • Complejo de inclusión ultrasónica
  • Nanopartículas dopadas y funcionalizadas por ultrasonido
  • Formulaciones de vacunas ultrasónicas
  • Formulación ultrasónica de la vacuna intranasal

El tratamiento ultrasónico de nanomateriales con propiedades antibacterianas también se utiliza para sintetizar materiales nanoestructurados (por ejemplo, la nanoplata, el nano ZnO) y para aplicarlos a los textiles con el fin de fabricar textiles médicos antibacterianos y otros tejidos funcionales. Por ejemplo, se utiliza un proceso ultrasónico de un solo paso para fabricar revestimientos duraderos de tejidos de algodón con nanopartículas antibacterianas de ZnO.

La ventaja de la síntesis ultrasónica de drogas de tamaño nano

  • Reducción del tamaño de las partículas de alto rendimiento
  • Control exacto de los parámetros del proceso
  • Proceso rápido
  • Control de temperatura preciso y no térmico
  • escalabilidad lineal
  • reproducibilidad
  • Estandarización de procesos / GMP
  • Sondas y reactores autoclavables
  • CIP / SIP
  • Control exacto sobre el tamaño de las partículas y la encapsulación
  • Alta carga de drogas de sustancias activas

¿Cómo funciona la síntesis ultrasónica de materiales nanoestructurados?

La ecografía y la sonoquímica, que es la aplicación de ultrasonidos de alta potencia a los sistemas químicos, se utilizan ampliamente para producir materiales de alta calidad de tamaño nanométrico (por ejemplo, nanopartículas, nano-emulsiones). La sonicación y la sonoquímica permiten o facilitan la producción de materiales de tamaño nano de alto rendimiento. La ventaja de la síntesis ultrasónica de nanopartículas es la simplicidad y la eficacia. Mientras que los métodos alternativos de producción de materiales nanoestructurados requieren altas temperaturas, presiones y/o largos tiempos de reacción, la síntesis ultrasónica permite a menudo una producción fácil, rápida y eficiente de nanomateriales. Tanto los efectos sonoquímicos como los sonomecánicos generados por los ultrasonidos de alta intensidad son los responsables de la síntesis o la funcionalización/modificación de las partículas de tamaño nanométrico. El acoplamiento de ondas ultrasónicas de alta potencia en los líquidos da lugar a la cavitación acústica: la formación, el crecimiento y el colapso implosivo de las burbujas, y puede clasificarse como sonoquímica primaria (química en fase gaseosa que se produce dentro de las burbujas que colapsan), sonoquímica secundaria (química en fase de solución que se produce fuera de las burbujas) y modificaciones sonomecánicas/físicas (causadas por chorros de líquido de alta velocidad, ondas de choque y/o colisiones entre partículas en lodos). (cf. Hinman y Suslick, 2017) El impacto cavitacional en las partículas da lugar a la reducción de tamaño, a la nanoestructuración (nanodispersión, nano-emulsificación), así como a la funcionalización y modificación de las partículas.
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Nanoestructuración ultrasónica de partículas

Sondas ultrasónicas para la síntesis de productos farmacéuticos nanoestructurados

Hielscher Ultrasonic tiene una larga experiencia en el diseño, la fabricación, la distribución y el servicio de homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para la industria farmacéutica y alimentaria.
La preparación de partículas de droga de alta calidad y tamaño nano, liposomas, nanopartículas de lípidos sólidos, nanopartículas poliméricas, complejos de ciclodextrina y vacunas son procesos en los que se utilizan ampliamente los sistemas ultrasónicos de Hielscher, que son valorados por su alta fiabilidad y calidad superior. 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 protocoliza automáticamente todos los parámetros de sonicación (hora, fecha, amplitud, energía neta, energía total, temperatura, presión) en la tarjeta SD incorporada. Esto facilita considerablemente el control del proceso y la calidad y ayuda a cumplir las buenas prácticas de fabricación (BPF).

Mezcladores ultrasónicos para cada capacidad de producto

Control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteLa gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio, pasando por los sistemas de mesa y los sistemas piloto, hasta los procesadores ultrasónicos totalmente industriales con capacidad para procesar cargas de camiones por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el mezclador de cizallamiento ultrasónico más adecuado para la capacidad y los objetivos de su proceso. Esto le permite desarrollar y probar su aplicación en un pequeño tamaño de laboratorio y escalarlo después linealmente hasta la capacidad de producción. El escalado desde un mezclador ultrasónico más pequeño a capacidades de procesamiento más altas es muy sencillo, ya que el proceso de mezcla ultrasónica puede escalarse de forma completamente lineal a partir de sus parámetros de proceso establecidos. El aumento de escala puede hacerse instalando una unidad de mezcla ultrasónica más potente o agrupando varios ultrasonidos en paralelo.

Altas amplitudes a partículas de nanoestructura con alta eficiencia

Hielscher Ultrasonics’ los procesadores industriales de ultrasonido pueden entregar amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Los sonotrodos ultrasónicos (bocinas, sondas) y los reactores son autoclavables. La robustez del equipo de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24/7 en entornos de trabajo pesado y exigentes.

Pruebas fáciles y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden ser completamente lineales. Esto significa que cada resultado que se ha logrado usando un laboratorio o un ultrasonido de mesa, puede ser escalado a exactamente la misma salida usando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonificación sea ideal para el desarrollo de productos y su posterior aplicación en la fabricación comercial.

La más alta calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa familiar, Hielscher da prioridad a los más altos estándares de calidad para sus procesadores de ultrasonidos. Todos los ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban a fondo en nuestra sede en Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de los ultrasonidos de alto rendimiento de Hielscher.

Puede comprar procesadores ultrasónicos Hielscher en cualquier tamaño diferente y configurados exactamente según sus requerimientos de proceso. Desde el tratamiento de fluidos en un pequeño vaso de laboratorio hasta la mezcla de flujo continuo de lodos y pastas a nivel industrial, Hielscher Ultrasonics ofrece un homogeneizador de alto rendimiento adecuado para usted! Póngase en contacto con nosotros – estamos encantados de recomendarle la configuración ultrasónica ideal!

UP400St for molecularly imprinted polymer synthesis

UP400St – Procesador ultrasónico de 400W de potencia para aplicaciones de sonoquímica

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos 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 Grupo de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Literatura / Referencias