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

Nanoformulaciones farmacéuticas producidas por ultrasonidos de potencia

Dado que los efectos farmacológicos están en su mayoría directamente relacionados con los niveles plasmáticos, la absorción y biodisponibilidad de los principios activos farmacéuticos es crucial. La biodisponibilidad de fitoquímicos como los cannabinoides (es decir, CBD, THC, CBG y otros) o los curcuminoides es limitada debido a su escasa solubilidad, mala permeabilidad, baja disponibilidad sistémica, inestabilidad, amplio metabolismo de primer paso o degradación en el tracto gastrointestinal.
Las nanoformulaciones, como las nanoemulsiones, los liposomas, las micelas, los nanocristales o las nanopartículas cargadas, se utilizan en productos farmacéuticos y suplementos para mejorar y/o dirigir la administración de fármacos. Se sabe que las nanoemulsiones son muy buenos vehículos para lograr una elevada biodisponibilidad de los principios activos farmacéuticos (API) y los compuestos fitoquímicos. Además, las nanoemulsiones también pueden proteger los API, que pueden ser susceptibles a la hidrólisis y la oxidación. Los principios activos farmacéuticos y los compuestos fitoquímicos (por ejemplo, cannabinoides y curcuminoides) encapsulados en nanoemulsiones O/W se han probado en diversos ensayos científicos y se ha demostrado que son portadores de fármacos con tasas de absorción superiores.

Nanoemulsificación ultrasónica de fármacos administrados por vía oral

La biodisponibilidad de los flavonoides administrados por vía oral, así como de muchos otros principios activos fenólicos, se ve gravemente limitada por la extensa glucuronidación de primer paso. Con el fin de superar las limitaciones de la escasa biodisponibilidad, se han evaluado ampliamente portadores de tamaño nanométrico, como nanoemulsiones y liposomas, para diversos fármacos, que han mostrado grandes resultados en la mejora de la absorción.
Paclitaxel: Las nanoemulsiones cargadas con paclitaxel (un fármaco quimioterapéutico utilizado en tratamientos contra el cáncer) tenían un tamaño de gota entre ~90,6 nm (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 gotitas de aceite y/o a la presencia de tensioactivos en la interfase aceite-agua. La mayor absorción de paclitaxel también puede atribuirse a la protección del fármaco frente a la degradación química y enzimática. En la bibliografía se ha descrito la mejora de la biodisponibilidad oral de varios fármacos hidrófobos en emulsiones de tipo O/W". [Tiwari 2006, 445]

Curcuminoides: Lu et al. (2017, p.53) informan de la preparación de curcuminoides extraídos por ultrasonidos, que se han emulsionado por ultrasonidos en una nanoemulsión. Los curcuminoides se extrajeron bajo sonicación en etanol. Para la nanoemulsificación, introdujeron 5mL de extracto de curcuminoides en un vial y evaporaron el etanol bajo nitrógeno. A continuación, se añadieron 0,75 g de lecitina y 1 mL de Tween 80 y se mezclaron homogéneamente, tras lo cual se añadieron 5,3 mL de agua desionizada. La mezcla se agitó a fondo y se sonicó a continuación.
La nanoemulsificación ultrasónica dio lugar a una nanoemulsión uniforme de curcuminoides con un tamaño medio de partícula de 12,1 nanómetros y una forma esférica, que se determinó mediante TEM (véase la figura siguiente).

Fig.: Distribución granulométrica DLS (A) e imagen TEM (B) de la dispersión de curcuminoides junto con la distribución granulométrica obtenida directamente de la imagen TEM (C).
(Fotografía y estudio: © Lu et al., 2017)

Polymers such as polylactic-co-glycolic acid (PLGA) or polyethylene glycol are often used as a major component to improve encapsulation and enhancement of both stability and oral bioavailability. However, the use of polymers is correlated with a larger particle size (often >100nm). The prepared curcuminoid nanoemulsion by Lu et al. had a substantially reduced size of 12-16nm. The shelf-life was also improved with a high stability of our curcuminoid nanoemulsion over a storage period of 6 months at 4℃ and 25℃ as indicated by a mean particle size of 12.4 ± 0.5nm and 16.7 ± 0.6nm, respectively, after prolonged storage.

El efecto de los excipientes farmacéuticos y la nanoemulsificación ultrasónica

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

Mebudipina: Khani et al. (2016) informaron de la formulación de una nanoemulsión cargada con mebudipino que contenía oleato de etilo, Tween 80, Span 80, polietilenglicol 400, etanol y agua desionizada, preparada con un ultrasonido tipo sonda. Encontraron que el tamaño de partícula para una formulación óptima era de 22,8 ± 4,0 nm, lo que dio lugar a una biodisponibilidad relativa de la nanoemulsión de mebudipino que aumentó en aproximadamente 2,6 veces. Los resultados de los experimentos in vivo han demostrado que la formulación en nanoemulsión fue capaz de mejorar significativamente la biodisponibilidad del mebudipino en comparación con la suspensión, la solución soluble en aceite y la solución micelar.

Nanoemulsión ultrasónica para la administración ocular de fármacos

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

Morsi et al. (2014) prepararon nanoemulsiones cargadas con acetazolamida de la siguiente manera: El 1% p/p de acetazolamida (ACZ) se sonicó con mezclas de tensioactivos / co tensioactivos / aceites hasta la disolución completa del fármaco y, a continuación, se añadió gota a gota la fase acuosa que contenía un 3% p/p de dimetilsulfóxido (DMSO) para preparar nanoemulsiones que contenían un 39% p/p de fase acuosa, mientras que para preparar nanoemulsiones con un 59% de contenido de agua, se utilizó una fase acuosa que contenía un 20% de DMSO. El DMSO se añadió para evitar cualquier precipitación del fármaco tras la adición de la fase acuosa. Se prepararon nanoemulsiones 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 de fármaco.
La acetazolamida nanoemulsionada se formuló con éxito en forma de nanoemulsión que reveló una alta eficacia terapéutica en el tratamiento del glaucoma junto con un efecto prolongado.

Ultrasonidos de alto rendimiento para nanoemulsificación y nanoencapsulación

Hielscher Ultrasonics ofrece sistemas ultrasónicos desde homogeneizadores compactos de laboratorio hasta soluciones industriales llave en mano. Para producir nanoemulsiones del más alto grado farmacéutico, es crucial un proceso de emulsificación fiable. La amplia variedad de sonotrodos, celdas de flujo y el cavitador multifásico MPC48 opcional de Hielscher permiten a nuestros clientes configurar las condiciones de procesamiento óptimas para producir emulsiones de tamaño nanométrico con una calidad estandarizada, fiable y uniforme. Los ultrasoniómetros Hielscher están equipados con un software de última generación para su manejo y control. – garantizar la producción fiable de productos farmacéuticos normalizados y suplementos de calidad farmacéutica.
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