Nanokapseldatud intranasaalne vaktsiin S. Pneumoniae vastu ultraheli abil
Nanoosakestesse kapseldatud S. pneumoniae vaktsiinide eelis
Mott et al. (2013) määrasid 234 ± 87,5nm suuruse polü(piim-ko-glükool)happe nanoosakestel põhineva vaktsiinikonstruktsiooni intranasaalse manustamise tõhususe kaitse loomisel eksperimentaalse respiratoorse pneumokokkinfektsiooni vastu. Kuumtapetud Streptococcus pneumoniae’t kapseldavad nanoosakesed (NP-HKSP) püsisid kopsudes 11 päeva pärast ninasisest manustamist, võrreldes tühjade NP-dega. Immuniseerimine NP-HKSP-ga tekitas olulise resistentsuse S. pneumoniae infektsiooni vastu võrreldes ainult HKSP manustamisega. Suurenenud kaitse korreleerus antigeenispetsiifilise Th1-ga seotud IFN-c tsütokiinivastuse olulise suurenemisega kopsulümfotsüütides. See uuring tõendab NP-põhise tehnoloogia tõhusust mitteinvasiivse ja sihitud lähenemisviisina nasaal-pulmonaalseks immuniseerimiseks kopsuinfektsioonide vastu.
Ultraheli nanoosakeste valmistamise protokoll
Ultraheli lüüs
1×106 nanoosakest, mis kapseldavad kuumtapetud Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) lüüsiti sonikeerimisega 200µl fosfaatpuhverdatud soolalahuses (PBS) ning 70 mg polü(piim-ko-glükool)hapet (PLGA) lahustati 1 ml etüülatsetaadis. Need kaks lahust segati ja vorteksiti maksimaalsel kiirusel 1 min, et moodustada esmane vesi-õlis emulsioon.
Ultraheli kapseldamine
Topeltemulsiooni meetod: esmane emulsioon segati seejärel 3 ml 1 % polüvinüülalkoholi (PVA) lahusega. Seda lahust sonikeeriti ultraheliprotsessoriga UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Saksamaa) 40 % amplituudil 2 min pidevrežiimil (100% tsükkel), puhtas klaasviaalis, mis oli soojuse hajutamiseks jääs, et valmistada HKSP-d kapseldavaid PLGA nanoosakesi. Lahus lahjendati edasi 20ml-ni autoklaavitud veega (0,22µ filtriga steriliseeritud) ja segati 1 h toatemperatuuril kerge vaakumi all, et aurustada etüülatsetaat. Seejärel tsentrifuugiti lahus NP-de kogumiseks ning seda protsessi korrati kaks korda, et eemaldada liigne PVA. Nanoosakeste sade suspendeeriti uuesti 500µl autoklaavitud vees ja külmkuivatati. Lõplikke nanoosakesi säilitati temperatuuril -20°C kuni edasise kasutamiseni.
Kuumtapetud Streptococcus pneumoniae-bakteriga kapseldatud PLGA nanoosakeste osakeste suurus. Nanoosakeste vesisuspensiooni osakeste suurus, mõõdetuna dünaamilise valguse hajumise meetodil, näitab osakeste keskmist suurust ja Gaussi jaotust partiis.
Allikas: Mott et al.: Nanoosakestel põhineva vaktsiini intranasaalne manustamine suurendab kaitset S. pneumoniae vastu. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ultraheli homogenisaator UIP2000hdT (2kW) pideva segamisega partiireaktoriga
Ultraheliprotsessorid farmatseutiliste koostiste jaoks
Hielscher Ultrasonic on pikaajalise kogemusega farmaatsia- ja toiduainetööstuse jaoks mõeldud suure jõudlusega ultraheli homogenisaatorite projekteerimisel, tootmisel, turustamisel ja hooldamisel.
Kvaliteetsete liposoomide, tahkete lipiidide nanoosakeste, polümeersete nanoosakeste ja tsüklodekstriinikomplekside valmistamine on protsessid, milles Hielscheri ultrahelisüsteeme kasutatakse suure töökindlusega ja ülimalt kvaliteetse tulemuse saamiseks. Hielscheri sonikaatorid võimaldavad täpselt kontrollida kõiki protsessiparameetreid, nagu amplituud, temperatuur, rõhk ja sonikeerimisenergia. Intelligentne tarkvara protokollib automaatselt kõik sonikeerimisparameetrid (aeg, kuupäev, amplituud, netoenergia, koguenergia, temperatuur, rõhk) sisseehitatud SD-kaardile.
- Suure jõudlusega emulgeerimine
- Osakeste suuruse ja koormuse täpne kontroll
- Toimeainete suur sisaldus
- Protsessiparameetrite täpne kontroll
- Kiire protsess
- Mittetermiline, täpne temperatuuri kontroll
- Lineaarne skaleeritavus
- Reprodutseeritavus
- Protsessi standardiseerimine / GMP
- Autoklaavitavad sondid ja reaktorid
- CIP / SIP
Allolev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster, mis koosneb seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid laboratoorsest kuni pilootmastaabini ja tööstusliku mastaabini.
Kirjandus ja viited
- Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
- Zhiguo Zheng; Xingcai Zhang; Daniel Carbo; Cheryl Clark; Cherie-Ann Nathan; Yuri Lvov (2010): Sonication-assisted synthesis of polyelectrolyte-coated curcumin nanoparticles. Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 01 Jun 2010, 26(11):7679-7681.
Teadmisi, mida tasub teada
Nanostruktuursed ravimikandjad
Nanosuuruses ravimikandjaid, nagu nanoemulsioonid, liposoomid, tahkete lipiidide nanoosakesed, polümeersed nanoosakesed ja nanostruktuursed lipiidikandjad, kasutatakse ravimite koostamiseks, millel on täiustatud omadused, nagu parem biosaadavus, suurem biosobivus, sihitud kohaletoimetamine, soodne poolväärtusaeg veres ning väga madal toksilisus tervetele kudedele või selle puudumine. Ultraheli töötlus on väga tõhus tehnika erinevate nanoravimite vormide koostamiseks. Loe lähemalt ultraheli rakenduste kohta farmaatsiatoodangus!
Liposoomid
Liposoom on sfäärilise kujuga vesiikul, millel on vähemalt üks lipiidide kaksikkiht, mis kapseldab hüdrofoobsete ainete tuuma. Nii suurus kui ka hüdrofoobne ja hüdrofiilne iseloom muudavad liposoomid tõhusateks ravimite kohaletoimetamise süsteemideks, nt liposomaalne C-vitamiin. Liposoomide omadusi mõjutavad oluliselt lipiidide koostis, pinnalaeng, suurus ja valmistamistehnika. Klõpsa siia, et saada rohkem teavet liposoomide ultraheli abil valmistamise kohta!
Nanoemulsioonid
Nanoemulsioonid ehk submikroemulsioonid on emulsioonid, mille tilkade suurus on vahemikus 20-200nm ja mille tilkade jaotus on kitsas. Nanosuurusega tilgad pakuvad mitmeid eeliseid suukaudseks manustamiseks ning farmatseutiliste ja bioaktiivsete ainete paikseks / transdermaalseks kohaletoimetamiseks, nt CBD nanoemulsioonid. Nanosuurusega tilgad, mis suudavad tõhusalt lahustada lipofiilseid ravimeid, ning suurenenud imendumiskiirus muudavad nanoemulsioonid sageli kasutatavaks manustamisvormiks kõrge biosaadavuse saavutamiseks. Nanoemulgeeritud koostisi saab kasutada ka lipofiilsete või hüdrofiilsete ravimite pikendatud vabastamiseks.
Loe lähemalt nanoemulsioonide ultraheli abil tootmise kohta!
Tahkete lipiidide nanoosakesed
Tahke lipiidi nanoosake (SLN) on sfääriline nanoosake, mille keskmine läbimõõt on vahemikus 10 kuni 1000 nanomeetrit. Tahkete lipiidide nanoosakestel on tahke lipiidse tuuma maatriks, milles saab lipofiilsed molekulid (toimeained) solubiliseerida, nii et nanoosake toimib ravimikandjana. Lipiidne tuum on stabiliseeritud emulgaatori või pindaktiivse ainega. Tänu rakendustele parenteraalses ja suukaudses manustamises ning silma-, kopsu- ja paikses ravimite kohaletoimetamises kasutatakse tahkete lipiidide nanoosakesi ravi tõhususe suurendamiseks ja süsteemsete kõrvaltoimete vähendamiseks.
Loe lähemalt tahkete lipiidide nanoosakeste ultraheli abil toetatud sünteesi kohta!
Nanostruktuursed lipiidikandjad
Nii nagu tahkete lipiidide nanoosakesed (SLN-id), on ka nanostruktuursed lipiidikandjad (NLC-d) üks lipiidipõhiste nanoosakeste vorm. Nanostruktuursed lipiidikandjad (NLC) on modifitseeritud tahkete lipiidide nanoosakesed, mis koosnevad tahkete ja vedelate lipiidide segust ning pakuvad paremat stabiilsust ja laadimisvõimsust.
Nanostruktuurseid lipiidikandjaid saab valmistada ultraheli emulsioonimeetodi abil.
Nanosuurusega kristallid
Ultraheli kristallimine ja sadestamine on väga tõhus viis halva vees lahustuvusega ainete kapseldamiseks kaetud kristalli. Zheng et al. (2020) teatavad kurkumiini ultraheli kapseldamisest – bioaktiivsest ühendist, millel on palju tervisega seotud eeliseid, kuid mille biosaadavus on madala vees lahustuvuse tõttu halb. Uurimisrühm töötas välja polüelektrolüütse kiht-kihi haaval (LbL) nanokesta moodustamise kurkumiini molekulide kapseldamiseks. Nad märgivad, et „[u]Erinevalt tavaliselt kasutatavatest emulsioonimeetoditest võimaldab meie ultraheli abil toetatud LbL-kapseldamine saavutada palju väiksema suurusega nanoosakesi. Kurkumiini puhul saime kristallilisi nanoosakesi keskmise suurusega 80 nm ja ξ-potentsiaal +30 mV või -50 mV, mis tagas nende nanokolloidide stabiilsuse kuude jooksul (hoitud küllastunud ravimilahuses). Kahe biosobiliku polüelektrolüüdi kaksikkihiga kestade moodustamine võimaldas aeglast ravimi vabanemist ca 20 tunni jooksul.”
Kurkumiini nukleatsiooni protokoll: kurkumiinipulber lahustati 60 % etanooli / vee lahuses. Pärast kurkumiini täielikku lahustumist lisati vesilahustuvad polükatioonid, poly(allylamine hydrochloride), PAH, või biolagunev protomiinsulfaat, (PS). Seejärel sonikeeriti lahust Hielscher Ultrasonic 1kW võimsa ultraheli sonikaatoriga UIP1000, 100watts ühe mL lahuse kohta. Ultraheli töötluse ajal lisati lahusele aeglaselt vett. Lisatud vee tõttu muutub lahusti polaarsemaks, mis vähendab kurkumiini lahustuvust. Kui tasakaalukontsentratsioon ületab lahustuvuse läve, tekib kurkumiini üleküllastus ja algab kristallide nukleatsioon. Suure võimsusega ultraheli töötluse korral peatub ravimiosakeste kasv algstaadiumis.
Loe lähemalt nanokristallide ultraheli abil sadestamise ja kristallimise kohta!