Antibiootikumide ultraheli nanostruktureerimine

Antibiootikumide ultraheli abil tootmine võib suurendada nende efektiivsust isegi ravimiresistentsete bakterite vastu: Antibiootikumiresistentsete bakteritüvede arvu suurenemine on endiselt lahendamata probleem, mis muudab bakteriaalsed infektsioonid, mida on viimastel aastakümnetel antibiootikumidega edukalt ravitud, taas ülemaailmseks terviseohuks. Antibiootikumide ultraheli nano-struktureerimine on paljutõotav meetod antibiootikumide, näiteks tetratsükliini efektiivsuse suurendamiseks ravimiresistentsete bakterite vastu.

Antibiootikumid ja antibiootikumiresistentsed bakterid

Antibiootikumiresistentsus tekib siis, kui mikroobid, nagu bakterid ja seened, arendavad võimet võita nende tapmiseks mõeldud ravimeid. See tähendab, et mikroobe ei tapeta ja need kasvavad jätkuvalt. Antibiootikumiresistentsete mikroobide põhjustatud infektsioone on raske ja mõnikord võimatu ravida.
Bakterite antibiootikumiresistentsuse põhjuseks on antibiootikumide liig- ja väärkasutus. Liig- ja väärkasutus viitavad peamiselt sobimatutele ettekirjutustele ja ulatuslikule põllumajanduslikule kasutamisele
Tavaliste antibiootikumide, nagu penitsiliini, tetratsükliini, metitsilliini, erütromütsiini, gentamütsiini, vankomütsiini, imipemeeni, tseftasidiimi, levofloksatsiini, linesoliidi, daptomütsiini ja tseftraroliini puhul on teatud bakteritüvedel muteerunud ja tekkinud antibiootikumiresistentsus.
Antibiootikumiresistentsete bakterite arengu peamine põhjus peitub antibiootikumide liigkasutamises ja väärkasutamises. Iga kord, kui patsiendile manustatakse antibiootikume, tapetakse tundlikud bakterid. Siiski, kui on olemas resistentsed bakterid, mida ravimiravi ei hävita, kasvavad ja paljunevad nad. Seega põhjustab antibiootikumide korduv ja sobimatu kasutamine ravimiresistentsete bakterite arvu suurenemist.
Multiresistentsed (MDR) bakterid on tõsine terviseoht, kuna nad ei reageeri tavalisele antibiootikumiravile, mis peaks mikroobe tapma.
Grampositiivsete patogeenide hulgas on ülemaailmne resistentse S. aureuse pandeemia (nt metitsilliiniresistentne Staphylococcus aureus; MRSA) ja Enterokoki liigid kujutavad endast praegu suurimat ohtu. Gramnegatiivsed patogeenid, nagu Enterobacteriaceae (nt Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa ja Acinetobacter, muutuvad resistentseks peaaegu kõigi olemasolevate antibiootikumide suhtes.

Ultraheli nano suurusega antibiootikumid

Nanosuuruses ravimid paistavad teadaolevalt silma mikronisuuruste ravimimolekulidega, mis on sageli tingitud suurenenud imendumiskiirusest, suuremast biosaadavusest ja suurepärasest efektiivsusest. Antibiootikume kasutatakse laialdaselt bakteriaalsete infektsioonide raviks. Kuid üha enamate ravimiresistentsete bakteritüvede kiire areng muudab vajalikuks uute antibiootikumide väljatöötamise või olemasolevate muutmise. Antibiootikumide, näiteks tetratsükliini osakeste suuruse vähendamine ultrahelitöötluse abil on üks lihtne, kiire ja paljutõotav strateegia antibiootikumide tõhususe parandamiseks mitteresistentsete ja resistentsete bakteritüvede vastu.
Loe lähemalt farmatseutiliste API-de ultraheli nanosuspensioonide kohta!

Ultraheli nanostruktuurne tetratsükliin

Kassirov et al. (2018) treated tetracycline ultrasonically to improve the drug’s effectiveness against pathogens. In their study, they used Escherichia coli Nova Blue TcR, a strain with antibiotic resistance, and E. coli 292–116 (without drug resistance). Tetracycline, a common broad-spectrum antibiotic, was modified using industrial ultrasonicator UIP1000hdT (Hielscher, Saksamaa; vaata pilti vasakul). Uurimisrühm leidis, et sonokkeemiline ravi UIP1000hdT-ga suurendab antibakteriaalsete omaduste efektiivsust kuni 25% resistentse tüve vastu ja kuni 100% tundliku tüve vastu. Isegi nanostruktuurse tetratsükliini pikaajaline säilitamine +4 ° C juures ei vähenda antimikroobseid omadusi.
Ultraheli töötlemise parameetrid, nagu amplituud, energiasisend ja ultrahelitöötluse aeg, määrati kriitilisteks teguriteks, mis mõjutavad antimikroobsete omaduste muutust nii tundlike kui ka resistentsete rakkude vastu.
Ultraheliravi tulemuseks on nano-suurusega ravimiosakeste ühtlasem osakeste suuruse jaotus, mis võib viia tetratsükliini molekulide suurema biosaadavuse, biosaadavuse ja seega efektiivsuseni.
Saadud andmed näitavad, et antibiootikumide sonokeemiline modifitseerimine võib olla uus paljutõotav ja odav lähenemisviis uute ravimite väljatöötamisele, mis on tõhusad antibiootikumraviks ravimresistentsuse tüvede vastu.

Tetratsükliini ultrahelitöötlus UIP1000hdT-ga.A – FTIR spectra of “free” tetracycline; B – FTIR spectra of SN tetracycline after 5 min sonication; C – Size distribution histogram of “free” tetracycline; D – SN-tetratsükliini suuruse jaotuse histogramm pärast 5-minutilist ultrahelitöötlust.Kassirovi jt 2018. aasta uuring ja joonis.

Ultraheli nanostruktuursete ravimite eelised

Ultraheli pakub tohutuid võimalusi laia nanostruktuursete materjalide spektri sünteesiks ja seda kasutatakse paljudes tööstusharudes. Nano suurusega ravimite, näiteks antibiootikumide, viirusevastaste ravimite ja muude ravimite ultraheli tootmine on väga paljutõotav, kuna need nanosuuruses ravimid näitavad sageli oluliselt suuremat imendumiskiirust, biosaadavust ja efektiivsust. Seetõttu hõlmavad paljud täiustatud ravimvormid ultraheli, et nanostruktuursed ravimimolekulid, kapseldada ravimid nanoemulsioonideks, nano-liposoomideks, niosoomideks, tahkete lipiidide nanoosakesteks (SLN), nanostruktuurseteks lipiidide kandjateks (NLC) ja muudeks nano-suurusega kaasamiskompleksideks.

Antibakteriaalsete omadustega nanomaterjalide ultraheliravi kasutatakse ka nanostruktuursete materjalide (nt nano-hõbe, nano ZnO) sünteesimiseks ja nende rakendamiseks tekstiilidele, et valmistada antibakteriaalseid meditsiinilisi tekstiile ja muid funktsionaalseid kangaid. Näiteks kasutatakse üheastmelist ultraheli protsessi, et valmistada vastupidavaid puuvillakangaste katteid antibakteriaalsete ZnO nanoosakestega.

Kuidas nano-struktureeritud materjalide ultraheli süntees toimib?

Ultraheli ja sonokeemiat, mis on suure võimsusega ultraheli rakendamine keemilistele süsteemidele, kasutatakse laialdaselt kvaliteetsete nano-suurusega materjalide (nt nanoosakesed, nanoemulsioonid) tootmiseks. Sonikatsioon ja sonokeemia võimaldavad või hõlbustavad suure jõudlusega nano-suurusega materjalide tootmist. Nanoosakeste ultraheli sünteesi eeliseks on lihtsus ja tõhusus. Kuigi nanostruktuursete materjalide alternatiivsed tootmismeetodid nõuavad kõrgeid puistetemperatuure, rõhku ja? või pikka reaktsiooniaega, võimaldab ultraheli süntees sageli nanomaterjalide lihtsat, kiiret ja tõhusat tootmist. Nii sonokeemilised kui ka sonomehaanilised efektid, mida tekitavad suure intensiivsusega ultrahelid, vastutavad nano-suurusega osakeste sünteesi või funktsionaliseerimise? modifitseerimise eest. Suure võimsusega ultraheli lainete ühendamine vedelikega toob kaasa akustilise kavitatsiooni: mullide moodustumise, kasvu ja implosiivse kokkuvarisemise ning seda saab liigitada primaarseks sonokeemiaks (gaasifaasi keemia, mis toimub kokkuvarisevate mullide sees), sekundaarseks sonokeemiaks (lahusefaasi keemia, mis toimub väljaspool mulle) ja sonomehaanilisteks? füüsilisteks modifikatsioonideks (põhjustatud kiiretest vedelikujoadest, lööklainetest ja? või osakestevahelistest kokkupõrgetest lägas). (vrd Hinman ja Suslick, 2017) Kavitatsiooniline mõju osakestele toob kaasa suuruse vähenemise, nano-struktureerimise (nano-dispersioon, nanoemulgeerimine), samuti osakeste funktsionaliseerimise ja modifitseerimise.
Loe lähemalt ultraheli freesimise ja osakeste hajutamise kohta!

Ultraheli sondid nanostruktuursete ravimite sünteesiks

Hielscher Ultrasonic on pikaajaline kogemus farmaatsia- ja toiduainetööstuse suure jõudlusega ultraheli homogenisaatorite projekteerimisel, tootmisel, levitamisel ja teenindamisel.
Kvaliteetsete nanosuurusega ravimiosakeste, liposoomide, tahkete lipiidide nanoosakeste, polümeersete nanoosakeste, tsüklodekstriinikomplekside ja vaktsiinide valmistamine on protsessid, milles Hielscheri ultraheli süsteeme kasutatakse laialdaselt ja neid hinnatakse nende kõrge usaldusväärsuse ja suurepärase kvaliteediga väljundi poolest. Hielscheri ultrasonikaatorid võimaldavad täpselt kontrollida kõiki protsessi parameetreid, nagu amplituud, temperatuur, rõhk ja ultrahelitöötluse energia. Intelligentne tarkvara protokollib sisseehitatud SD-kaardile automaatselt kõik ultrahelitöötluse parameetrid (kellaaeg, kuupäev, amplituud, netoenergia, koguenergia, temperatuur, rõhk). See hõlbustab märkimisväärselt protsessi- ja kvaliteedikontrolli ning aitab täita head tootmistava.

Ultraheli segistid iga toote võimsuse jaoks

Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu ultraheli protsessorite spektrit kompaktsetest labori ultrasonikaatoritest üle pink-top ja pilootsüsteemide kuni täielikult tööstuslike ultraheli protsessoriteni, mis suudavad töödelda veoautode koormust tunnis. Täielik tootevalik võimaldab meil pakkuda teile kõige sobivamat ultraheli nihkesegistit teie protsessi võimsuse ja eesmärkide jaoks. See võimaldab teil oma rakendust arendada ja testida väikestes laborisuurustes ning skaleerida seda seejärel lineaarselt tootmisvõimsusele. Väiksema ultraheli segisti suurendamine suuremale töötlemisvõimsusele on väga lihtne, kuna ultraheli segamisprotsessi saab teie kehtestatud protsessi parameetritest täiesti lineaarselt skaleerida. Mastaapimist saab teha kas võimsama ultraheli segisti paigaldamisega või mitme ultrasonikaatori paralleelse koondamisega.
Ultraheli segistit kasutatakse ka vedeliku-vedeliku ja tahke-vedela suspensioonide steriilseks homogeniseerimiseks.

Suure efektiivsusega nanostruktuuriosakeste kõrge amplituudid

Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. Ultrasonic sonotrodes (horns, probes) and reactors are autoclavable. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.

Lihtne ja riskivaba testimine

Ultraheli protsessid võivad olla täiesti lineaarsed. See tähendab, et iga tulemust, mille olete saavutanud labori või pink-top ultrasonikaatori abil, saab täpselt samade protsessiparameetrite abil täpselt samale väljundile skaleerida. See muudab ultraheliuuringu ideaalseks tootearenduseks ja sellele järgnevaks rakendamiseks kaubanduslikus tootmises.

Kõrgeim kvaliteet – Disainitud ja toodetud Saksamaal

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance ultrasonicators.

Hielscheri ultraheli protsessoreid saate osta mis tahes erineva suurusega ja täpselt konfigureeritud vastavalt teie protsessinõuetele. Alates vedelike töötlemisest väikeses labori keeduklaasis kuni läga ja pastade pideva läbivoolu segamiseni tööstuslikul tasandil pakub Hielscher Ultrasonics teile sobivat suure jõudlusega homogenisaatorit! Palun võtke meiega ühendust – Meil on hea meel soovitada teile ideaalset ultraheli seadistust!

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: