واکسن داخل‌بینی نانوکپسوله‌شده علیه S. Pneumoniae با استفاده از فراصوت
مزیت واکسن‌های S. pneumoniae کپسوله‌شده در نانوذرات
Mott et al. (2013) اثربخشی تجویز داخل‌بینی یک ساختار واکسن مبتنی بر نانوذرات پلی(لاکتیک‌کوگلیکولیک اسید) با اندازهٔ 234 ± 87٫5nm را در ایجاد محافظت در برابر عفونت تنفسی پنوموکوکی تجربی تعیین کردند. نانوذرات حاوی Streptococcus pneumoniae کشته‌شده با حرارت (NP-HKSP)، در مقایسه با نانوذرات خالی (NP)، تا 11 روز پس از تجویز از راه بینی در ریه‌ها باقی ماندند. ایمن‌سازی با NP-HKSP مقاومت قابل‌توجهی در برابر عفونت ناشی از S. pneumoniae در مقایسه با تجویز HKSP به‌تنهایی ایجاد کرد. افزایش محافظت با افزایش قابل‌توجه پاسخ سیتوکینی IFN-c مرتبط با Th1 و اختصاصی آنتی‌ژن توسط لنفوسیت‌های ریوی همبستگی داشت. این مطالعه اثربخشی فناوری مبتنی بر NP را به‌عنوان رویکردی غیرتهاجمی و هدفمند برای ایمن‌سازی بینی–ریوی در برابر عفونت‌های ریوی نشان می‌دهد.
پروتکل تهیهٔ فراصوتی نانوذرات
لیز فراصوتی
1×106 نانوذرهٔ کپسوله‌کنندهٔ باکتریِ کشته‌شده با حرارتِ Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) با فراصوت‌دهی در 200µl محلول نمکی با بافر فسفات (PBS) لیز شدند و 70 mg پلی(لاکتیک‌کوگلیکولیک اسید) (PLGA) در 1 ml اتیل استات حل شد. این دو محلول با هم مخلوط شدند و به‌مدت 1 min با حداکثر سرعت ورتکس شدند تا امولسیون اولیهٔ آب در روغن تشکیل شود.
کپسوله‌سازی فراصوتی
روش امولسیون دوگانه: سپس امولسیون اولیه با 3 ml محلول 1 % پلی‌وینیل الکل (PVA) مخلوط شد. این محلول با استفاده از پردازشگر فراصوتی UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH، آلمان) با دامنهٔ 40 % به‌مدت 2 min در حالت پیوسته (چرخهٔ 100%)، در یک ویال شیشه‌ای تمیز که برای دفع حرارت در یخ قرار گرفته بود، تحت فراصوت‌دهی قرار گرفت تا نانوذرات PLGA کپسوله‌کنندهٔ HKSP تهیه شوند. سپس محلول با آب اتوکلاوشده (استریل‌شده با فیلتر 0٫22µ) تا حجم 20ml رقیق شد و به‌مدت 1 h در دمای اتاق و تحت خلأ ملایم هم زده شد تا اتیل استات تبخیر شود. سپس محلول برای جمع‌آوری نانوذرات (NPs) سانتریفیوژ شد و این فرایند دو بار تکرار شد تا PVA اضافی حذف شود. رسوب نانوذرات مجدداً در 500µl آب اتوکلاوشده معلق و به روش انجمادی خشک شد. نانوذرات نهایی تا زمان استفادهٔ بعدی در -20°C نگهداری شدند.
اندازهٔ ذرات نانوذرات PLGA که باکتریِ Streptococcus pneumoniae کشته‌شده با حرارت را کپسوله کرده‌اند. اندازهٔ ذرات یک سوسپانسیون آبی از نانوذرات، که با پراکندگی نور دینامیکی اندازه‌گیری شده است، اندازهٔ متوسط و توزیع گاوسی ذرات در بچ را نشان می‌دهد.
منبع: Mott et al.: رسانش داخل‌بینی واکسن مبتنی بر نانوذرات، محافظت را در برابر S. pneumoniae افزایش می‌دهد. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
هموژنایزر فراصوتی UIP2000hdT (2kW) با راکتور بچ دارای هم‌زدن پیوسته
پردازشگرهای فراصوتی برای فرمولاسیون‌های دارویی
Hielscher Ultrasonic تجربه‌ای دیرینه در طراحی، ساخت، توزیع و ارائهٔ خدمات هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای صنایع دارویی و غذایی دارد.
تهیهٔ لیپوزوم‌های باکیفیت، نانوذرات لیپیدی جامد، نانوذرات پلیمری و کمپلکس‌های سیکلودکسترین از جمله فرایندهایی هستند که سامانه‌های فراصوتی Hielscher در آن‌ها با قابلیت اطمینان بالا و کیفیت برتر محصول به کار می‌روند. دستگاه‌های فراصوت Hielscher امکان کنترل دقیق تمامی پارامترهای فرایند، مانند دامنه، دما، فشار و انرژی فراصوت‌دهی را فراهم می‌کنند. نرم‌افزار هوشمند، تمامی پارامترهای فراصوت‌دهی (زمان، تاریخ، دامنه، انرژی خالص، انرژی کل، دما، فشار) را به‌طور خودکار روی کارت SD تعبیه‌شده ثبت می‌کند.
- امولسیون‌سازی با عملکرد بالا
- کنترل دقیق اندازهٔ ذرات و میزان بارگذاری
- بارگذاری بالای مواد مؤثره
- کنترل دقیق پارامترهای فرایند
- فرایند سریع
- غیرحرارتی، با کنترل دقیق دما
- مقیاس‌پذیری خطی
- تکرارپذیری
- استانداردسازی فرایند / GMP
- پروب‌ها و راکتورهای قابل اتوکلاو
- CIP / SIP
جدول زیر ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوت ما را نشان می‌دهد:
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
هموژنایزرهای فراصوتی پرتوان در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا پایلوت و صنعتی .
منابع و مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
حامل‌های دارویی نانوساختار
حامل‌های دارویی نانومقیاس مانند نانوامولسیون‌ها، لیپوزوم‌ها، نانوذرات لیپیدی جامد، نانوذرات پلیمری و حامل‌های لیپیدی نانوساختار برای فرمولاسیون داروهایی با ویژگی‌های عملکردی بهبودیافته به کار می‌روند؛ از جمله فراهمی زیستی بهتر، زیست‌سازگاری بیشتر، رسانش هدفمند، نیمه‌عمر مطلوب در خون و سمیت بسیار کم یا بدون سمیت برای بافت‌های سالم. فراصوت‌دهی روشی بسیار کارآمد برای فرمولاسیون انواع نانوداروها است. دربارهٔ کاربردهای فراصوت در تولید دارو بیشتر بخوانید!
لیپوزوم‌ها
لیپوزوم، وزیکولی کروی‌شکل با حداقل یک دولایهٔ لیپیدی است که هسته‌ای از مواد آب‌گریز را کپسوله می‌کند. هم اندازه و هم ویژگی‌های آب‌گریزی و آب‌دوستی، لیپوزوم‌ها را به سامانه‌های قدرتمند دارورسانی تبدیل می‌کنند؛ برای مثال، ویتامین C لیپوزومی. ویژگی‌های لیپوزوم به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر ترکیب لیپیدی، بار سطحی، اندازه و روش تهیه قرار می‌گیرند. برای آشنایی بیشتر با تهیهٔ فراصوتی لیپوزوم‌ها اینجا کلیک کنید!
نانوامولسیون‌ها
نانوامولسیون‌ها یا امولسیون‌های زیرمیکرونی، امولسیون‌هایی با اندازهٔ قطرات در محدودهٔ 20–200nm و توزیع باریک اندازهٔ قطرات هستند. قطرات نانومقیاس مزایای متعددی برای تجویز خوراکی و همچنین رسانش موضعی / پوستی مواد دارویی و زیست‌فعال دارند؛ برای مثال، نانوامولسیون‌های CBD. توانایی قطرات نانومقیاس در حل‌کردن مؤثر داروهای چربی‌دوست و نیز افزایش سرعت جذب، نانوامولسیون‌ها را به شکلی پرکاربرد برای تجویز با فراهمی زیستی بالا تبدیل می‌کند. فرمولاسیون‌های نانوامولسیونی را می‌توان برای رهش طولانی‌مدت داروهای چربی‌دوست یا آب‌دوست نیز به کار برد.
دربارهٔ تولید فراصوتی نانوامولسیون‌ها بیشتر بخوانید!
نانوذرات لیپیدی جامد
نانوذرهٔ لیپیدی جامد (SLN)، نانوذره‌ای کروی با قطر متوسط بین 10 و 1000 نانومتر است. نانوذرات لیپیدی جامد دارای ماتریس هسته‌ای از لیپید جامد هستند که مولکول‌های چربی‌دوست (مواد مؤثره) می‌توانند در آن حل شوند تا نانوذره به‌عنوان حامل دارو عمل کند. هستهٔ لیپیدی با یک عامل امولسیون‌کننده یا سورفکتانت پایدار می‌شود. نانوذرات لیپیدی جامد با کاربرد در تجویز تزریقی و خوراکی و همچنین دارورسانی چشمی، ریوی و موضعی، برای افزایش اثربخشی درمان و کاهش عوارض جانبی سیستمیک به کار می‌روند.
دربارهٔ سنتز نانوذرات لیپیدی جامد به کمک فراصوت بیشتر بخوانید!
حامل‌های لیپیدی نانوساختار
حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs)، همانند نانوذرات لیپیدی جامد (SLNs)، شکل دیگری از نانوذرات مبتنی بر لیپید هستند. حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLC)، نانوذرات لیپیدی جامد اصلاح‌شده‌ای هستند که از مخلوط لیپیدهای جامد و مایع تشکیل شده‌اند و پایداری و ظرفیت بارگذاری بهتری ارائه می‌دهند.
حامل‌های لیپیدی نانوساختار را می‌توان به روش امولسیون‌سازی فراصوتی تهیه کرد.
بلورهای نانومقیاس
تبلور و رسوب‌دهی فراصوتی، روشی بسیار مؤثر برای کپسوله‌سازی مواد کم‌محلول در آب درون یک بلور پوشش‌دار است. Zheng et al. (2020) کپسوله‌سازی فراصوتی کورکومین را گزارش می‌کنند؛ ترکیبی زیست‌فعال با فواید فراوان برای سلامت، اما با فراهمی زیستی پایین به‌دلیل حلالیت کم در آب. این گروه پژوهشی روشی برای تشکیل نانوپوستهٔ پلی‌الکترولیتی به‌صورت لایه‌به‌لایه (LbL) توسعه دادند تا مولکول‌های کورکومین را کپسوله کنند. آن‌ها بیان می‌کنند که «[u]برخلاف روش‌های رایج امولسیون‌سازی، کپسوله‌سازی LbL به کمک فراصوت ما می‌تواند نانوذراتی با اندازهٔ بسیار کوچک‌تر ایجاد کند. برای کورکومین، نانوذرات بلوری با اندازهٔ متوسط 80 nm و پتانسیل ξ برابر با +30 mV یا -50 mV به دست آوردیم که پایداری این نانوکلوئیدها را برای ماه‌ها تضمین کرد (در محلول اشباع دارو نگهداری شدند). تشکیل پوسته‌هایی با دو دولایه از پلی‌الکترولیت‌های زیست‌سازگار، رهش آهستهٔ دارو را طی حدود 20 ساعت امکان‌پذیر کرد.»
پروتکل هسته‌زایی کورکومین: پودر کورکومین در محلول 60 % اتانول / آب حل شد. پس از انحلال کامل کورکومین، پلی‌کاتیون‌های آبی، شامل پلی(آلیل‌آمین هیدروکلرید)، PAH، یا پروتومین سولفات زیست‌تخریب‌پذیر (PS)، افزوده شدند. سپس محلول با دستگاه UIP1000، یک دستگاه فراصوت قدرتمند 1kW از Hielscher Ultrasonic، با توان 100 وات به‌ازای هر mL محلول تحت فراصوت‌دهی قرار گرفت. طی فراصوت‌دهی، آب به‌آرامی به محلول اضافه شد. با افزودن آب، حلال قطبی‌تر می‌شود و این امر حلالیت کورکومین را کاهش می‌دهد. هنگامی که غلظت تعادلی از آستانهٔ حلالیت فراتر می‌رود، حالت فوق‌اشباع کورکومین ایجاد می‌شود و هسته‌زایی بلور آغاز می‌گردد. تحت فراصوت‌دهی پرتوان، رشد ذرات دارو در مراحل اولیه متوقف می‌شود.
دربارهٔ رسوب‌دهی و تبلور فراصوتی نانوبلورها بیشتر بخوانید!