فرمولاسیون فراصوتی حامل‌های لیپیدی نانوساختار دارو
حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs) نوع پیشرفته‌ای از سامانه‌های دارورسانی در ابعاد نانو هستند که دارای هسته‌ای لیپیدی و پوسته‌ای محلول در آب‌اند. NLCs پایداری بالایی دارند، از زیست‌مولکول‌های فعال در برابر تخریب محافظت می‌کنند و رهایش پایدار دارو را فراهم می‌سازند. فراصوت‌دهی روشی قابل‌اعتماد، کارآمد و ساده برای تولید حامل‌های لیپیدی نانوساختار بارگذاری‌شده است.
تهیهٔ فراصوتی حامل‌های لیپیدی نانوساختار
حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs) حاوی لیپید جامد، لیپید مایع و سورفکتانت در یک محیط آبی هستند که ویژگی‌های مطلوبی از نظر حلالیت و فراهمی زیستی به آن‌ها می‌بخشد. NLCs به‌طور گسترده برای فرمولاسیون سامانه‌های پایدار حامل دارو با فراهمی زیستی بالا و رهایش پایدار دارو به کار می‌روند. NLCs کاربردهای گسترده‌ای در تجویز خوراکی تا تزریقی دارند و تجویز موضعی/از راه پوست، چشمی و ریوی را نیز شامل می‌شوند.
پراکنش و امولسیون‌سازی فراصوتی روشی قابل‌اعتماد و کارآمد برای تهیهٔ حامل‌های لیپیدی نانوساختار بارگذاری‌شده با ترکیبات فعال است. مزیت عمدهٔ تهیهٔ فراصوتی NLC، بی‌نیازی از حلال آلی، مقادیر زیاد سورفکتانت یا ترکیبات افزودنی است. فرمولاسیون فراصوتی NLC روشی نسبتاً ساده است؛ به این صورت که لیپید در حال ذوب به محلول سورفکتانت افزوده و سپس فراصوت‌دهی می‌شود.
پروتکل‌های نمونه برای حامل‌های لیپیدی نانوساختار بارگذاری‌شده به روش فراصوتی
NLCs بارگذاری‌شده با دگزامتازون به روش فراصوت‌دهی
یک سامانهٔ NLC غیرسمی با قابلیت بالقوهٔ کاربرد چشمی، با فراصوت‌دهی تهیه شد که به توزیع اندازهٔ باریک، کارایی بالای به‌دام‌اندازی دگزامتازون و بهبود نفوذ منجر شد. سامانه‌های NLC به روش فراصوتی با استفاده از سونیکاتور Hielscher UP200S و با استفاده از Compritol 888 ATO، Miglyol 812N و Cremophor RH60 به‌عنوان اجزا تهیه شدند.
لیپید جامد، لیپید مایع و سورفکتانت با استفاده از همزن مغناطیسی گرم‌کن‌دار در 85ºC ذوب شدند. سپس دگزامتازون به مخلوط لیپیدی مذاب افزوده و در آن پراکنده شد. آب خالص تا 85ºC گرم شد و دو فاز با فراصوت‌دهی (در دامنهٔ 70% به‌مدت 10 min) با هموژنایزر فراصوتی Hielscher UP200S تیمار شدند. سامانهٔ NLC در حمام یخ سرد شد.
NLCs تهیه‌شده به روش فراصوتی، توزیع اندازهٔ باریک، کارایی بالای به‌دام‌اندازی DXM و نفوذ بهبودیافته‌ای نشان می‌دهند.
پژوهشگران استفاده از غلظت پایین سورفکتانت و غلظت پایین لیپید (برای مثال، 2٫5% برای سورفکتانت و 10% برای کل لیپید) را توصیه می‌کنند، زیرا در این حالت پارامترهای حیاتی پایداری (Zave، ZP، PDI) و ظرفیت بارگذاری دارو (EE%) مناسب هستند، درحالی‌که غلظت امولسیفایر می‌تواند در سطوح پایین باقی بماند.
(رجوع کنید به Kiss et al. 2019)
NLCs بارگذاری‌شده با رتینیل پالمیتات به روش فراصوت‌دهی
رتینوئید ماده‌ای پرکاربرد در درمان‌های پوستی چین‌وچروک است. رتینول و رتینیل پالمیتات دو ترکیب از گروه رتینوئیدها هستند که توانایی افزایش ضخامت اپیدرم را دارند و به‌عنوان عوامل ضدچروک مؤثرند.
فرمولاسیون NLC با روش فراصوت‌دهی تهیه شد. این فرمولاسیون حاوی 7٫2% ستیل پالمیتات، 4٫8% اسید اولئیک، 10% از Tween 80، 10% گلیسیرین و 2% رتینیل پالمیتات بود. برای تولید NLCs بارگذاری‌شده با رتینیل پالمیتات، مراحل زیر انجام شد: مخلوط لیپیدهای مذاب با سورفکتانت، کمک‌سورفکتانت، گلیسیرین و آب دیونیزه در 60–70°C مخلوط می‌شود. این مخلوط با یک مخلوط‌کن با برش بالا در 9800rpm به‌مدت 5 min هم زده می‌شود. پس از تشکیل پیش‌امولسیون، این پیش‌امولسیون بلافاصله با استفاده از هموژنایزر فراصوتی پروبی به‌مدت 2 min فراصوت‌دهی می‌شود. سپس NLC به‌دست‌آمده به‌مدت 24 h در دمای اتاق نگهداری شد. امولسیون به‌مدت 24 h در دمای اتاق نگهداری و اندازهٔ نانوذرات اندازه‌گیری شد. فرمول NLC اندازهٔ ذراتی در محدودهٔ 200–300nm نشان داد. NLC به‌دست‌آمده ظاهری زرد کم‌رنگ، اندازهٔ گلبول 258±15٫85 nm و شاخص چندپراکندگی 0٫31±0٫09 دارد. تصویر TEM زیر، NLCs بارگذاری‌شده با رتینیل پالمیتات را که به روش فراصوتی تهیه شده‌اند، نشان می‌دهد.
(رجوع کنید به Pamudji et al. 2015)
UP400St، هموژنایزر فراصوتی قدرتمند 400 واتی برای تولید حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs)
ریخت‌شناسی NLCs رتینیل پالمیتات فرمولاسیون‌شده به روش فراصوتی: (A) بزرگ‌نمایی 10000x، (B) بزرگ‌نمایی 20000x و (C) بزرگ‌نمایی 40000x
منبع: Pamudji et al. 2016
NLCs بارگذاری‌شده با Zingiber zerumbet به روش فراصوت‌دهی
حامل‌های لیپیدی نانوساختار از مخلوط لیپید جامد، لیپید مایع و سورفکتانت تشکیل شده‌اند. آن‌ها سامانه‌های دارورسانی بسیار مناسبی برای تجویز مواد زیست‌فعال با حلالیت پایین در آب و افزایش چشمگیر فراهمی زیستی آن‌ها هستند.
برای فرمولاسیون NLCs بارگذاری‌شده با Zingiber zerumbet، مراحل زیر انجام شد. 1% لیپید جامد، یعنی گلیسریل مونو‌استئارات، و 4% لیپید مایع، یعنی روغن نارگیل بکر، در 50°C مخلوط و ذوب شدند تا یک فاز لیپیدی همگن و شفاف به دست آید. سپس 1% روغن Zingiber zerumbet به فاز لیپیدی افزوده شد، درحالی‌که دما به‌طور پیوسته 10°C بالاتر از دمای ذوب گلیسریل مونو‌استئارات نگه داشته شد. برای تهیهٔ فاز آبی، آب مقطر، Tween 80 و لسیتین سویا با نسبت مناسب با هم مخلوط شدند. مخلوط آبی بلافاصله به مخلوط لیپیدی افزوده شد تا مخلوط پیش‌امولسیون تشکیل شود. سپس پیش‌امولسیون با استفاده از هموژنایزر با برش بالا در 11٬000 rpm به‌مدت 1 min همگن‌سازی شد. پس از آن، پیش‌امولسیون با استفاده از سونیکاتور پروبی در دامنهٔ 50% به‌مدت 20 min فراصوت‌دهی شد. در پایان، پراکنهٔ NLC در حمام آب و یخ تا دمای اتاق (25±1°C) سرد شد تا با سردکردن سریع سوسپانسیون در حمام سرد، از تجمع ذرات جلوگیری شود. NLCs در 4°C نگهداری شدند.
NLCs بارگذاری‌شده با Zingiber zerumbet اندازه‌ای بر حسب نانومتر برابر با 80٫47±1٫33، شاخص چندپراکندگی پایدار 0٫188±2٫72 و بار پتانسیل زتای -38٫9±2٫11 نشان می‌دهند. بازده کپسوله‌سازی، توانایی حامل لیپیدی در کپسوله‌کردن روغن Zingiber zerumbet با بازده بیش از 80% را نشان می‌دهد.
(رجوع کنید به Rosli et al. 2015)
NLCs بارگذاری‌شده با والساراتان به روش فراصوت‌دهی
والساراتان مسدودکنندهٔ گیرندهٔ آنژیوتانسین II است که در داروی کاهندهٔ فشار خون استفاده می‌شود. والسارتان صرفاً به‌دلیل حلالیت پایین در آب، فراهمی زیستی پایینی در حدود 23% دارد. استفاده از روش امولسیون‌سازی مذاب فراصوتی، تهیهٔ NLCs بارگذاری‌شده با والساراتان با فراهمی زیستی به‌طور چشمگیری بهبودیافته را امکان‌پذیر ساخت.
به‌سادگی، محلول روغنی Val با مقدار معینی از یک مادهٔ لیپیدی مذاب در دمای 10°C بالاتر از نقطهٔ ذوب لیپید مخلوط شد. محلول آبی سورفکتانت با حل‌کردن مقادیر وزنی مشخصی از Tween 80 و سدیم دئوکسی‌کولات تهیه شد. محلول سورفکتانت نیز تا همان دما گرم و با محلول روغنی لیپید و دارو، با فراصوت‌دهی پروبی به‌مدت 3 min مخلوط شد تا یک امولسیون تشکیل شود. سپس امولسیون تشکیل‌شده با هم‌زدن مغناطیسی به‌مدت 10 min در آب سردشده پراکنده شد. NLC تشکیل‌شده با سانتریفیوژ جدا شد. از مایع رویی نمونه‌برداری شد و غلظت Val در نمونه‌ها با استفاده از روش HPLC اعتبارسنجی‌شده تحلیل شد.
روش امولسیون‌سازی مذاب فراصوتی مزایای متعددی دارد، از جمله سادگی همراه با حداقل شرایط تنش‌زا و بی‌نیازی از حلال‌های آلی سمی. بیشترین بازده به‌دام‌اندازی به‌دست‌آمده 75٫04% بود.
(رجوع کنید به Albekery et al. 2017)
ترکیبات فعال دیگری مانند پاکلیتاکسل، کلوتریمازول، دومپریدون، پوئرارین و ملوکسیکام نیز با استفاده از روش‌های فراصوتی با موفقیت در نانوذرات لیپیدی جامد و حامل‌های لیپیدی نانوساختار جای داده شدند. (رجوع کنید به Bahari and Hamishehkar 2016)
همگن‌سازی سرد فراصوتی
هنگامی که از روش همگن‌سازی سرد برای تهیهٔ حامل‌های لیپیدی نانوساختار استفاده می‌شود، مولکول‌های فعال دارویی، یعنی دارو، در لیپید مذاب حل و سپس با استفاده از نیتروژن مایع یا یخ خشک به‌سرعت سرد می‌شوند. در طول سردشدن، لیپیدها جامد می‌شوند. سپس تودهٔ لیپیدی جامد تا اندازهٔ نانوذرات آسیاب می‌شود. نانوذرات لیپیدی در محلول سرد سورفکتانت پراکنده می‌شوند و یک پیش‌سوسپانسیون سرد ایجاد می‌کنند. در پایان، این سوسپانسیون در دمای اتاق، اغلب با استفاده از راکتور سلول جریان فراصوتی، فراصوت‌دهی می‌شود.
ازآنجاکه مواد فقط یک‌بار در مرحلهٔ نخست گرم می‌شوند، همگن‌سازی سرد فراصوتی عمدتاً برای فرمولاسیون داروهای حساس به گرما استفاده می‌شود. چون بسیاری از مولکول‌های زیست‌فعال و ترکیبات دارویی مستعد تخریب حرارتی هستند، همگن‌سازی سرد فراصوتی کاربرد گسترده‌ای دارد. مزیت دیگر روش همگن‌سازی سرد، اجتناب از فاز آبی است که کپسوله‌کردن مولکول‌های آب‌دوست را آسان‌تر می‌کند؛ مولکول‌هایی که در غیر این صورت ممکن است در طول همگن‌سازی گرم از فاز لیپیدی مایع به فاز آبی انتقال یابند.
همگن‌سازی گرم فراصوتی
هنگامی که فراصوت‌دهی به‌عنوان روش همگن‌سازی گرم استفاده می‌شود، لیپیدهای مذاب و ترکیب فعال (یعنی مادهٔ مؤثرهٔ دارویی) تحت هم‌زدن شدید در سورفکتانت داغ پراکنده می‌شوند تا پیش‌امولسیون به دست آید. در فرایند همگن‌سازی گرم، مهم است که هر دو محلول، یعنی سوسپانسیون لیپید/دارو و سورفکتانت، تا دمای یکسانی (حدود 5–10°C بالاتر از نقطهٔ ذوب لیپید جامد) گرم شده باشند. سپس در مرحلهٔ دوم، پیش‌امولسیون ضمن حفظ دما، با فراصوت‌دهی با عملکرد بالا تیمار می‌شود.
سونیکاتورهای با عملکرد بالا برای حامل‌های لیپیدی نانوساختار
سامانه‌های فراصوتی قدرتمند Hielscher Ultrasonics در سراسر جهان در تحقیق‌وتوسعه و تولید دارویی برای تولید نانوحامل‌های دارویی باکیفیت، مانند نانوذرات لیپیدی جامد (SLNs)، حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs)، نانوامولسیون‌ها و نانوکپسول‌ها استفاده می‌شوند. Hielscher برای پاسخ‌گویی به نیازهای مشتریان خود، طیفی از سونیکاتورها را عرضه می‌کند؛ از هموژنایزر آزمایشگاهی جمع‌وجور و قدرتمندِ قابل نگه‌داشتن در دست و سونیکاتورهای رومیزی تا سامانه‌های فراصوتی کاملاً صنعتی برای تولید فرمولاسیون‌های دارویی در حجم‌های بالا. طیف گسترده‌ای از سونوتْرودها و راکتورهای فراصوتی در دسترس است تا آرایش بهینه‌ای برای تولید حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs) شما فراهم شود. استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher، کارکرد 24/7 تحت بار کاری سنگین و در محیط‌های دشوار را امکان‌پذیر می‌سازد.
برای اینکه مشتریان ما بتوانند اصول صحیح تولید (GMP) را رعایت و فرایندهای استانداردشده برقرار کنند، همهٔ سونیکاتورهای دیجیتال به نرم‌افزار هوشمند برای تنظیم دقیق پارامتر فراصوت‌دهی، کنترل پیوستهٔ فرایند و ثبت خودکار تمام پارامترهای مهم فرایند روی کارت SD داخلی مجهز هستند. کیفیت بالای محصول به کنترل فرایند و حفظ پیوستهٔ استانداردهای بالای پردازش وابسته است. سونیکاتورهای Hielscher به شما کمک می‌کنند فرایند خود را پایش و استاندارد کنید!
پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher Ultrasonics می‌توانند دامنه‌های بسیار بالایی ایجاد کنند. کارکرد پیوسته با دامنه‌های تا 200µm به‌آسانی در عملیات 24/7 امکان‌پذیر است. برای دامنه‌های باز هم بالاتر، سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی در دسترس هستند. استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher، کارکرد 24/7 تحت بار کاری سنگین و در محیط‌های دشوار را امکان‌پذیر می‌سازد.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه 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 از مقیاس آزمایشگاهی تا پایلوت و صنعتی .
منابع علمی / مراجع
- Eszter L. Kiss, Szilvia Berkó, Attila Gácsi, Anita Kovács, Gábor Katona, Judit Soós, Erzsébet Csányi, Ilona Gróf, András Harazin, Mária A. Deli, Mária Budai-Szűcs (2019): Design and Optimization of Nanostructured Lipid Carrier Containing Dexamethasone for Ophthalmic Use. Pharmaceutics. 2019 Dec; 11(12): 679.
- Iti Chauhan , Mohd Yasir, Madhu Verma, Alok Pratap Singh (2020): Nanostructured Lipid Carriers: A Groundbreaking Approach for Transdermal Drug Delivery. Adv Pharm Bull, 2020, 10(2), 150-165.
- Pamudji J. S., Mauludin R, Indriani N. (2015): Development of Nanostructure Lipid Carrier Formulation Containing of Retinyl Palmitate. Int J Pharm Pharm Sci, Vol 8, Issue 2, 256-26.
- Akanksha Garud, Deepti Singh, Navneet Garud (2012): Solid Lipid Nanoparticles (SLN): Method, Characterization and Applications. International Current Pharmaceutical Journal 2012, 1(11): 384-393.
- Rosli N. A., Hasham R., Abdul Azizc A., Aziz R. (2015): Formulation and characterization of nanostructured lipid carrier encapsulated Zingiber zerumbet oil using ultrasonication. Journal of Advanced Research in Applied Mechanics Vol. 11, No. 1, 2015. 16-23.
- Albekery M. A., Alharbi K. T. , Alarifi S., Ahmad D., Omer M. E, Massadeh S., Yassin A. E. (2017): Optimization of a nanostructured Lipid Carrier System for Enhancing the Biopharmaceutical Properties of Valsaratan. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures Vol. 12, No. 2, April – June 2017. 381-389.
- Leila Azhar Shekoufeh Bahari; Hamed Hamishehkar (2016): The Impact of Variables on Particle Size of Solid Lipid Nanoparticles and Nanostructured Lipid Carriers; A Comparative Literature Review. Advanced Pharmaceutical Bulletin 6(2), 2016. 143-151.
دانستنی‌ها
حامل‌های پیشرفتهٔ دارو در ابعاد نانو
نانوامولسیون‌ها، لیپوزوم‌ها، نیوزوم‌ها، نانوذرات پلیمری، نانوذرات لیپیدی جامد و نانوذرات لیپیدی نانوساختار به‌عنوان سامانه‌های پیشرفتهٔ دارورسانی برای بهبود فراهمی زیستی، کاهش سمیت سلولی و دستیابی به رهایش پایدار دارو استفاده می‌شوند.
ساختار شماتیک a) نانوذرهٔ لیپیدی جامد b) حامل لیپیدی نانوساختار
منبع: Bahari and Hamishehkar 2016
اصطلاح نانوذرات مبتنی بر لیپید جامد (SLBNs) شامل دو نوع حامل دارو در ابعاد نانو است: نانوذرات لیپیدی جامد (SLNs) و حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs). SLNs و NLCs بر اساس ترکیب ماتریس جامد ذرات از یکدیگر متمایز می‌شوند:
نانوذرات لیپیدی جامد (SLNs)، که با نام لیپوسفرها یا نانوکره‌های لیپیدی جامد نیز شناخته می‌شوند، ذرات زیرمیکرونی با اندازهٔ متوسط بین 50 و 100nm هستند. SLNs از لیپیدهایی ساخته می‌شوند که در دمای اتاق و بدن جامد باقی می‌مانند. لیپید جامد به‌عنوان مادهٔ ماتریس استفاده می‌شود که داروها در آن کپسوله می‌شوند. لیپیدهای مورد استفاده برای تهیهٔ SLNs را می‌توان از میان انواع لیپیدها، از جمله مونوگلیسریدها، دی‌گلیسریدها یا تری‌گلیسریدها؛ مخلوط‌های گلیسریدی؛ و اسیدهای لیپیدی انتخاب کرد. سپس ماتریس لیپیدی با سورفکتانت‌های زیست‌سازگار پایدار می‌شود.
حامل‌های لیپیدی نانوساختار (NLCs) نانوذرات مبتنی بر لیپید هستند که از یک ماتریس لیپیدی جامدِ ترکیب‌شده با لیپیدهای مایع یا روغن ساخته می‌شوند. لیپید جامد، ماتریسی پایدار فراهم می‌کند که مولکول‌های زیست‌فعال، یعنی دارو، را بی‌حرکت نگه می‌دارد و از تجمع ذرات جلوگیری می‌کند. قطرات لیپید مایع یا روغن درون ماتریس لیپیدی جامد، ظرفیت بارگذاری داروی ذرات را افزایش می‌دهند.