Tecnología de ultrasonido de Hielscher

¿Por qué medicamentos nanoformulados?

  • Las nanoemulsiones ultrasónicas sobresalen como portadoras de fármacos debido a una capacidad de solubilización significativamente mayor que las soluciones micelares simples.
  • Su estabilidad termodinámica ofrece ventajas sobre sistemas inestables como emulsiones, dispersiones y suspensiones de tamaño macro.
  • Los ultrasonidos de Hielscher se utilizan para preparar nanoemulsiones con gotas de hasta 10 nm. – en pequeña escala y producción industrial.

Nanoformulaciones Farmacéuticas

Dado que los efectos farmacológicos están relacionados directamente con los niveles plasmáticos, la absorción y biodisponibilidad de los ingredientes farmacéuticos activos es crucial. La biodisponibilidad de fitoquímicos como los cannabinoides (es decir, CBD, THC, CBG y otros) o los curcuminoides está limitada debido a una solubilidad deficiente, una permeabilidad deficiente, una disponibilidad sistémica baja, inestabilidad, un metabolismo extensivo de primer paso o una degradación en el tracto gastrointestinal.
Nanoformulaciones como Nanoemulsiones, liposomasmicelles, nanocristaleso nanopartículas cargadas se utilizan en productos farmacéuticos y suplementos para mejorar y/o dirigir la administración de medicamentos. Se sabe que las nanoemulsiones son vehículos muy buenos para lograr una alta biodisponibilidad de ingredientes farmacéuticos activos (API) y compuestos fitoquímicos. Además, las nanoemulsiones también pueden proteger las API, que pueden ser susceptibles de hidrólisis y oxidación. APIs y fitoquímicos (por ejemplo, cannabinoides, curcuminoides) encapsulados en O/W Nanoemulsiones han sido probados en varios ensayos científicos y están bien establecidos como portadores de medicamentos con tasas de absorción superiores.

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Medicamentos administrados por vía oral

La biodisponibilidad de los flavonoides administrados por vía oral, así como de muchos otros ingredientes activos fenólicos, está severamente limitada por una extensa glucuronidación de primer paso. Con el fin de superar las limitaciones de una biodisponibilidad deficiente, los portadores de tamaño nanométrico como las nanoemulsiones y los liposomas han sido ampliamente evaluados para diversos fármacos y han mostrado grandes resultados en la mejora de la absorción.
Paclitaxel: Las nanoemulsiones cargadas con paclitaxel (un fármaco quimioterapéutico utilizado en los tratamientos contra el cáncer) tenían un tamaño de gota entre ~90,6 nm (el tamaño medio de partícula más pequeño) y 110 nm.
"Los resultados de los estudios farmacocinéticos indicaron que la encapsulación de paclitaxel en nanoemulsiones mejoró significativamente la biodisponibilidad oral de paclitaxel. La mayor biodisponibilidad oral, medida por el área bajo la curva (AUC), del paclitaxel en nanoemulsiones podría atribuirse a la solubilización del fármaco en las gotas de aceite y/o a la presencia de surfactantes en la interfase aceite-agua. La mayor absorción de paclitaxel también puede atribuirse a la protección del fármaco contra la degradación química y enzimática. En la literatura se ha reportado una mejor biodisponibilidad oral de varias drogas hidrofóbicas en emulsiones de tipo O/W". [Tiwari 2006, 445]

Curcuminoides: Lu et al (2017, p.53) reportan la preparación de curcuminoides extraídos por ultrasonido, los cuales han sido emulsionados ultrasónicamente a una nanoemulsión. Los curcuminoides se extrajeron por sonicación en etanol. Para la nanoemulsificación, colocan 5 ml de extracto curcuminoide en un vial y evaporan el etanol bajo nitrógeno. A continuación, se añadieron 0,75 g de lecitina y 1 mL de Tween 80 y se mezclaron homogéneamente, a lo que siguió la adición de 5,3 mL de agua desionizada. La mezcla fue removida a fondo y luego sondeada.
El tamaño medio de partícula de la nanoemulsión curcuminoide con forma esférica determinada por TEM fue de 12,1 nm. (ver figura abajo)

Determinación de la biodisponibilidad oral de las dispersiones y nanoemulsiones de curcuminoides preparadas a partir de Curcuma longa Linnaeus.

Fig..: DLS (A) e imagen TEM (B) de dispersión de curcuminoides junto con la distribución de tamaño de partícula obtenida directamente de la fuente de la imagen TEM (C): Lu et al. 2017

Polímeros como el ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA) o el polietilenglicol se utilizan a menudo como un componente importante para mejorar la encapsulación y la mejora tanto de la estabilidad como de la biodisponibilidad oral. Sin embargo, el uso de polímeros está correlacionado con un tamaño de partícula mayor (a menudo >100nm). La nanoemulsión curcuminoide preparada por Lu et al. tenía un tamaño sustancialmente reducido de 12-16nm. La vida útil también mejoró con una alta estabilidad de nuestra nanoemulsión curcuminoide durante un período de almacenamiento de 6 meses en 4℃ y 25℃ según se indica por un tamaño medio de partícula de 12,4 ± 0,5nm y 16,7 ± 0,6nm, respectivamente, tras un almacenamiento prolongado.

El efecto de los excipientes farmacéuticos

Dong et al investigaron 21 excipientes farmacéuticos y sus efectos sobre la biodisponibilidad del flavonoide modelo crisina. Cinco excipientes – es decir, Brij 35, Brij 58, labrasol, oleato de sodio y Tween20 inhibieron significativamente la glucuronidación de la crisina. El oleato de sodio fue el inhibidor más potente de la glucuronidación.

Mebudipina: Khani et al (2016) reportan la formulación de una nanoemulsión cargada de mebudipina que contiene oleato de etilo, Tween 80, Span 80, polietilenglicol 400, etanol y agua desionizada que fueron preparados usando ultrasonido tipo sonda. Encontraron que el tamaño de partícula para una formulación óptima era de 22,8 ± 4,0 nm, lo que resultó en una relativa biodisponibilidad de la nanoemulsión de mebudipina que fue aumentada en aproximadamente 2,6 veces. Los resultados de los experimentos in vivo han demostrado que la formulación de la nanoemulsión fue capaz de mejorar significativamente la biodisponibilidad de la mebudipina en comparación con la suspensión, la solución soluble en aceite y la solución micelar.

Parto ocular

Se han preparado nanoemulsiones oculares, por ejemplo, para la administración de fármacos oftálmicos, a fin de lograr una mayor disponibilidad, una penetración más rápida y una mayor eficacia.
Ammar et al (2009) formularon clorhidrato de dorzolamida en una nanoemulsión (rango de tamaño de 8,4-12,8 nm) para lograr un aumento de los efectos en el tratamiento del glaucoma, una disminución del número de aplicaciones por día y un mejor cumplimiento del paciente en comparación con las gotas oculares convencionales. Las nanoemulsiones desarrolladas mostraron un rápido inicio de acción de la droga y un efecto prolongado, así como una mayor biodisponibilidad de la droga en comparación con el producto convencional del mercado.
de alta eficacia terapéutica

Morsi y otros (2014) prepararon nanoemulsiones cargadas de acetazolamida como sigue: 1% en peso de acetazolamida (ACZ) se sonaba con mezclas de surfactante / co-surfactante / aceite hasta la disolución completa del fármaco, luego se añadió la fase acuosa que contenía 3% en peso de dimetilsulfóxido (DMSO) para preparar nanoemulsiones que contenían 39% en peso de fase acuosa, mientras que para preparar nanoemulsiones con un 59% de contenido de agua, se utilizó la fase acuosa que contenía 20% de DMSO. Se agregó DMSO para prevenir cualquier precipitación del medicamento después de la adición de la fase acuosa. Las nanoemulsiones se prepararon con un tamaño medio de gota de 23,8-90,2 nm. Las nanoemulsiones preparadas con un mayor contenido de agua del 59% mostraron la mayor liberación del fármaco.
La acetazolamida nanoemulsionada se formuló con éxito en forma de nanoemulsión, lo que reveló una alta eficacia terapéutica en el tratamiento del glaucoma junto con un efecto prolongado.

Ultrasonidos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics ofrece sistemas de ultrasonidos desde homogeneizadores compactos de laboratorio hasta soluciones industriales llave en mano. Para producir nanoemulsiones de la más alta calidad farmacéutica, un proceso de emulsificación fiable es crucial. La amplia variedad de sonotrodos, células de flujo e insertos de Hielscher, tales como el Cavitador multifásico MPC48 permiten a nuestros clientes establecer las condiciones óptimas de procesamiento para producir emulsiones de tamaño nanométrico con una calidad estandarizada, fiable y consistente. Los ultrasonidos de Hielscher están equipados con el software más moderno para el manejo y el control. – garantizar la producción fiable de productos farmacéuticos normalizados y de suplementos de calidad farmacéutica.
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Emulsionantes ultrasónicos de alta potencia desde el laboratorio hasta la balanza industrial.

Literatura/Referencias

  • Ammar H. y otros (2009): Nanoemulsión como potencial sistema de administración oftálmica para el clorhidrato de dorzolamida. AAPS Pharm Sci Tech. 2009 sep; 10(3): 808.
  • Dong D. et al. (2017): La Nanoemulsión a base de Oleato de Sodio Mejora la Absorción Oral de la Crisina a través de la Inhibición del Metabolismo Mediado por UGT. Mol. Farmacéutica, 2017, 14 (9). 2864–2874.
  • Gunasekaran Th. et al. (2014): Nanotecnología: una herramienta eficaz para mejorar la biodisponibilidad y la bioactividad de los fitomedicamentos. Asian Pac J Trop Biomed 2014; 4(Suppl 1). S1-S7.
  • Khani S. et al. (2016): Design and evaluation of oral nanoemulsion drug delivery system of mebudipine, Drug Delivery, 23:6, 2035-2043.
  • Lu P.S. y otros (2018): Determinación de la biodisponibilidad oral de las dispersiones y nanoemulsiones de curcuminoides preparadas a partir de Curcuma longa Linnaeus. J Sci Food Agric 2018; 98: 51-63.
  • Morsi N.M. et al. (2014): Nanoemulsión como un novedoso sistema de liberación oftálmica de acetazolamida. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences Vol 6, Issue 11, 2014.
  • Tiwari S.B. y otros (2006): Nanoemulsiones para mejorar la administración oral de medicamentos poco solubles. NSTI-Nanotech 2006.


Información interesante

Extracción ultrasónica de compuestos activos de plantas

El ultrasonido de alta potencia es ampliamente utilizado para aislar de fitoquímicos (es decir, flavonoides, antioxidantes terpenos, etc.) del material vegetal. La cavitación ultrasónica perfora y rompe las paredes celulares para que la materia intracelular sea liberada en el solvente circundante. Las grandes ventajas de la sonicación radican en el tratamiento no térmico y en el uso de disolventes. La extracción por ultrasonidos es un método mecánico no térmico. – lo que significa que los delicados fitoquímicos no se degradan con las altas temperaturas. En cuanto a la Disolventeshay una amplia selección que se puede utilizar para la extracción. Los disolventes comunes incluyen agua, etanol, glicerina, aceites vegetales (por ejemplo, aceite de oliva, aceites MCT, aceite de coco), alcohol de grano (bebidas alcohólicas), o una mezcla de agua y etanol entre otros disolventes.
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efecto de entorno

La extracción de una combinación de varios fitoquímicos de una planta es conocida por sus efectos más fuertes. La sinergia de varios compuestos de plantas se conoce como entourage. Los extractos de plantas enteras combinan múltiples fitoquímicos. Por ejemplo, el cannabis contiene más de 480 compuestos activos. Un extracto de cannabis, que incluye CBD (cannabidiol), CBG (cannabigerol), CBN (cannabinol), CBC (cannabichromene), terpenos y muchos otros compuestos fenólicos, es mucho más efectivo ya que los compuestos del múltiple trabajan sinérgicamente. extracción ultrasónica es un método altamente eficiente para producir un extracto de espectro completo de calidad superior.