Nanorakenteisten lipidilääkkeiden kantajien ultraääniformulaatio
Nanorakenteiset lipidikantajat (NLC) ovat edistynyt muoto nanokokoisista lääkkeiden annostelujärjestelmistä, joissa on lipidiydin ja vesiliukoinen kuori. NLC: llä on korkea stabiilisuus, ne suojaavat aktiivisia biomolekyylejä hajoamiselta ja tarjoavat jatkuvaa lääkkeen vapautumista. Ultrasonication on luotettava, tehokas ja yksinkertainen tekniikka ladattujen nanorakenteisten lipidikantajien tuottamiseksi.
Nanorakenteisten lipidikantajien ultraäänivalmistus
Nanorakenteelliset lipidikantajat (NLC) sisältävät kiinteitä lipidejä, nestemäisiä lipidejä ja pinta-aktiivista ainetta vesipitoisessa väliaineessa, mikä antaa niille hyvät liukoisuus- ja hyötyosuusominaisuudet. NLC: itä käytetään laajalti stabiilien lääkeainejärjestelmien muodostamiseen, joilla on korkea biologinen hyötyosuus ja jatkuva lääkkeen vapautuminen. NLC: llä on laaja valikoima sovelluksia suun kautta parenteraaliseen antoon, mukaan lukien paikallinen / transdermaalinen, oftalminen (silmä) ja keuhkojen antaminen.
Ultraäänidispersio ja emulgointi on luotettava ja tehokas tekniikka aktiivisilla yhdisteillä ladattujen nanorakenteisten lipidikantajien valmistamiseksi. Ultraääni NLC-valmisteella on suurin etu, että se ei vaadi orgaanista liuotinta, suuria määriä pinta-aktiivista ainetta tai lisäaineita. Ultraääni NLC-formulaatio on suhteellisen yksinkertainen menetelmä, koska sulava lipidi lisätään pinta-aktiivisen aineen liuokseen ja sitten sonikoidaan.
Esimerkilliset protokollat ultraäänellä kuormitetuille nanorakenteen lipidikantajille
Deksametasonilla ladatut NLC: t Sonicationin kautta
Ultraäänellä valmistettiin myrkytön potentiaalinen oftalminen NLC-järjestelmä, mikä johti kapeaan kokojakaumaan, korkeaan deksametasonin loukkuun jäämisen tehokkuuteen ja parempaan tunkeutumiseen. NLC-järjestelmät valmistettiin ultraäänellä käyttämällä Hielscher UP200S ultraäänilaite ja Compritol 888 ATO, Miglyol 812N ja Cremophor RH60 komponentteina.
Kiinteä lipidi, nestemäinen lipidi ja pinta-aktiivinen aine sulatettiin kuumentavalla magneettisekoittimella 85 ºC:ssa. Sitten deksametasoni lisättiin sulatettuun lipidiseokseen ja dispergoitui. Puhdas vesi kuumennettiin 85 ºC: ssa ja kaksi vaihetta sonikoitiin (70%: n amplitudilla 10 minuutin ajan) Hielscher UP200S ultraääni homogenisaattori. NLC-järjestelmä jäähdytettiin jäähauteessa.
Ultraäänellä valmistetuilla NLC: illä on kapea kokojakauma, korkea DXM-loukkuun jäämisen tehokkuus ja parannettu tunkeutuminen.
Tutkijat suosittelevat alhaisen pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden ja alhaisen lipidipitoisuuden käyttöä (esim. 2,5% pinta-aktiiviselle aineelle ja 10% kokonaislipidille), koska silloin kriittiset stabiiliusparametrit (ZAve, ZP, PDI) ja lääkekuormituskapasiteetti (EE%) ovat sopivia, kun taas emulgointiainepitoisuus voi pysyä alhaisella tasolla.
(vrt. Kiss ym. 2019)
Retinyylipalmitaattikuormitetut NLC: t sonikoinnin kautta
Retinoidi on laajalti käytetty ainesosa ryppyjen dermatologisissa hoidoissa. Retinoli ja retinyylipalmitaatti ovat kaksi retinoidiryhmän yhdistettä, joilla on kyky indusoida orvaskeden paksuutta ja jotka ovat tehokkaita ryppyjä estävänä aineena.
NLC-formulaatio valmistettiin ultrasonication-menetelmällä. Formulaatio sisälsi 7,2% setyylipalmitaattia, 4,8% öljyhappoa, 10% Tween 80: tä, 10% glyseriiniä ja 2% retinyylipalmitaattia. Seuraavat vaiheet toteutettiin retinyylipalmitaattikuormitettujen NLC-yhdisteiden tuottamiseksi: Sulan lipidin seos sekoitetaan pinta-aktiiviseen aineeseen, rinnakkaispinta-aktiiviseen aineeseen, glyseriiniin ja deionisoituun veteen 60-70 °C:ssa. Tätä seosta sekoitetaan leikkaavalla sekoittimella nopeudella 9800 rpm 5 minuutin ajan. Kun esiemulsio on muodostunut, tämä esiemulsio sonikoidaan välittömästi käyttämällä koetintyyppistä ultraäänihomogenisaattoria 2 minuutin ajan. Sitten saatua NLC: tä pidettiin huoneenlämpötilassa 24 tuntia. Emulsiota säilytettiin huoneenlämmössä 24 tuntia ja nanopartikkelikoko mitattiin. NLC-kaava osoitti hiukkaskoot alueella 200-300 nm. saadulla NLC: llä on vaaleankeltainen ulkonäkö, pallon koko 258±15,85 nm ja polydispersiteetti-indeksi 0,31±0,09. Alla olevassa TEM-kuvassa on ultraäänellä valmistetut retinyylipalmitaattikuormitetut NLC: t.
(vrt. Pamudji et al. 2015)
UP400St, 400 watin tehokas ultraäänihomogenisaattori, nanorakenteisten lipidikantajien (NLC) tuotantoon
Ultraäänellä muotoiltujen retinyylipalmitaatti-NLC: iden morfologia: (A) suurennus 10000x, (B) suurennus 20000x ja (C) suurennus 40000x
lähde: Pamudji et al. 2016
Zingiberin zerumbetilla ladatut NLC: t Sonicationin kautta
Nanorakenteiset lipidikantajat koostuvat kiinteän lipidin, nestemäisen lipidin ja pinta-aktiivisen aineen seoksesta. Ne ovat erinomaisia lääkkeiden annostelujärjestelmiä heikosti vesiliukoisten bioaktiivisten aineiden antamiseen ja niiden biologisen hyötyosuuden merkittävään lisäämiseen.
Seuraavat vaiheet suoritettiin Zingiber zerumbetilla ladattujen NLC: iden muodostamiseksi. 1% kiinteä lipidi, ts. Glyseryylimonostearaatti ja 4-prosenttinen nestemäinen lipidi eli neitsytkookosöljy sekoitettiin ja sulatettiin 50 °C:ssa homogeenisen, kirkkaan lipidifaasin saamiseksi. Tämän jälkeen lipidifaasiin lisättiin 1% Zingiber-zerumbetöljyä, samalla kun lämpötila pidettiin jatkuvasti 10 °C glyseryylimonostearaatin sulamislämpötilan yläpuolella. Vesifaasin valmistamiseksi tislattu vesi, Tween 80 ja soijalesitiini sekoitettiin keskenään oikeassa suhteessa. Vesiseos lisättiin välittömästi lipidiseokseen esiemulsioseoksen muodostamiseksi. Esiemulsio homogenoidaan sitten käyttämällä korkean leikkauksen homogenisaattoria nopeudella 11 000 rpm 1 minuutin ajan. Sen jälkeen esiemulsio sonikoitiin käyttämällä koetintyyppistä ultraäänilaitetta 50%: n amplitudilla 20 minuutin ajan, Lopuksi NLC-dispersio jäähdytettiin jäävesihauteessa huoneenlämpötilaan (25±1 ° C) suspension sammuttamiseksi kylmässä kylvyssä hiukkasten aggregaation estämiseksi. NLC:t säilytettiin 4 °C:ssa.
Zingiberin zerumbetilla ladattujen NLC:iden nanometrin koko on 80,47±1,33, stabiili polydispersiteetti-indeksi 0,188±2,72 ja zetapotentiaalivaraus -38,9±2,11. Kapselointitehokkuus osoittaa lipidien kantajan kyvyn kapseloida Zingiber-seerumiöljyä yli 80%: n hyötysuhteella.
(vrt. Rosli ym. 2015)
Valsaratanilla ladatut NLC: t sonikoinnin kautta
Valsarataani on angiotensiini II -reseptorin salpaaja, jota käytetään verenpainelääkkeessä. Valsartaanin biologinen hyötyosuus on alhainen, noin 23 %, vain sen huonon vesiliukoisuuden vuoksi. Ultraäänisulan emulgointimenetelmän käyttö mahdollisti Valsaratanilla ladattujen NLC: iden valmistamisen, joilla on merkittävästi parantunut biologinen hyötyosuus.
Yksinkertaisesti öljyinen Val-liuos sekoitettiin tiettyyn määrään sulatettua lipidimateriaalia lämpötilassa, joka oli 10 ° C lipidien sulamispisteen yläpuolella. Pinta-aktiivisen aineen vesiliuos valmistettiin liuottamalla tietyt painot Tween 80: tä ja natriumdeoksikolaattia. Pinta-aktiivinen aineliuos kuumennettiin edelleen samaan lämpötila-asteeseen ja sekoitettiin öljyisen lipidilääkeliuoksen kanssa koetin-sonikaatiolla 3 minuutin ajan emulsion muodostamiseksi. Sitten muodostunut emulsio dispergoidaan jäähdytettyyn veteen magneettisesti sekoittaen 10 minuutin ajan. Muodostunut NLC erotettiin sentrifugoimalla. Supernatantista otettiin näytteet, joiden Val-pitoisuus analysoitiin validoidulla HPLC-menetelmällä.
Ultraäänisulan emulgointimenetelmällä on useita etuja, kuten yksinkertaisuus ja minimaalinen stressaava tila ja myrkyllisten orgaanisten liuottimien puuttuminen. Suurin saavutettu loukkuun jäämisen tehokkuus oli 75,04%
(vrt. Albekery ym. 2017)
Muut aktiiviset yhdisteet, kuten paklitakseli, klotrimatsoli, domperidoni, puerariini ja meloksikaami, sisällytettiin myös onnistuneesti kiinteisiin lipidinanohiukkasiin ja nanorakenteisiin lipidikantajiin ultraäänitekniikoilla. (vrt. Bahari ja Hamishehkar 2016)
Ultraääni kylmä homogenisointi
Kun kylmähomogenointitekniikkaa käytetään nanorakenteisten lipidinkantajien valmistamiseen, farmakologisesti aktiiviset molekyylit eli lääkeaine liuotetaan lipidisulaan ja jäähdytetään nopeasti nestemäisellä typellä tai kuivajäällä. Jäähdytyksen aikana lipidit jähmettyvät. Kiinteä lipidimassa on sitten jauhettu nanopartikkelikoko. Lipidien nanohiukkaset dispergoidaan kylmään pinta-aktiiviseen aineliuokseen, jolloin saadaan kylmä esisuspensio. Lopuksi tämä suspensio sonikoidaan, usein käyttämällä ultraäänivirtaussolureaktoria, huoneenlämpötilassa.
Koska aineita kuumennetaan vain kerran ensimmäisessä vaiheessa, ultraäänikylmähomogenisointia käytetään pääasiassa lämpöherkkien lääkkeiden formulointiin. Koska monet bioaktiiviset molekyylit ja farmaseuttiset yhdisteet ovat alttiita lämmön hajoamiselle, ultraäänikylmähomogenisointi on laajalti käytetty sovellus. Kylmähomogenisointitekniikan lisäetuna on vesifaasin välttäminen, mikä helpottaa hydrofiilisten molekyylien kapselointia, jotka muutoin saattaisivat jakautua nestemäisestä lipidifaasista vesifaasiin kuumahomogenisoinnin aikana.
Ultraääni kuuma homogenisointi
Kun sonikaatiota käytetään kuumana homogenointitekniikkana, sulat lipidit ja aktiivinen yhdiste (eli farmakologisesti aktiivinen aineosa) dispergoidaan kuumaan pinta-aktiiviseen aineeseen voimakkaasti sekoittaen esiemulsion saamiseksi. Kuumahomogenointiprosessissa on tärkeää, että molemmat liuokset, lipidi/lääkeainesuspensio ja pinta-aktiivinen aine on kuumennettu samaan lämpötilaan (noin 5–10 °C kiinteän lipidin sulamispisteen yläpuolelle). Toisessa vaiheessa esiemulsiota käsitellään sitten korkean suorituskyvyn sonikaatiolla säilyttäen samalla lämpötila.
Korkean suorituskyvyn ultraääniastiat nanorakenteisille lipidikantajille
Hielscher Ultrasonics' tehokkaita ultraäänijärjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti farmaseuttisessa R: ssä&D ja tuotanto korkealaatuisten nanolääkeaineiden, kuten kiinteiden lipidien nanohiukkasten (SLN), nanorakenteisten lipidikantajien (NLC), nanoemulsioiden ja nanokapseleiden tuottamiseksi. Vastatakseen asiakkaidensa vaatimuksiin Hielscher toimittaa ultraäänilaitteita kompaktista, mutta tehokkaasta kädessä pidettävästä laboratoriohomogenisaattorista ja penkki-top-ultraäänilaitteista täysin teollisiin ultraäänijärjestelmiin suurten farmaseuttisten formulaatioiden tuotantoon. Saatavilla on laaja valikoima ultraäänisonotrodeja ja reaktoreita, jotta varmistetaan optimaalinen asennus nanorakenteisten lipidikantajien (NLC) tuotantoon. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Jotta asiakkaamme voisivat täyttää hyvät tuotantotavat (GMP) ja luoda standardoituja prosesseja, kaikki digitaaliset ultraäänilaitteet on varustettu älykkäällä ohjelmistolla sonikaatioparametrin tarkkaan asettamiseen, jatkuvaan prosessinohjaukseen ja kaikkien tärkeiden prosessiparametrien automaattiseen tallentamiseen sisäänrakennetulle SD-kortille. Tuotteiden korkea laatu riippuu prosessinohjauksesta ja jatkuvasti korkeista käsittelystandardeista. Hielscher-ultraäänilaitteet auttavat sinua seuraamaan ja standardoimaan prosessiasi!
Hielscher Ultrasonics’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Suuritehoiset ultraäänihomogenisaattorit alkaen laboratorio jotta lentäjä ja teollinen mittakaava.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Edistyneet nanokokoiset lääkekantajat
Nanoemulsioita, liposomeja, niosomia, polymeerisiä nanohiukkasia, kiinteitä lipidien nanohiukkasia ja nanorakenteisia lipidinanohiukkasia käytetään kehittyneinä lääkeannostelujärjestelminä biologisen hyötyosuuden parantamiseksi, sytotoksisuuden vähentämiseksi ja lääkkeen jatkuvan vapautumisen saavuttamiseksi.
A) kiinteän lipidinanohiukkasen b) nanorakenteisen lipidikantajan kaavamainen rakenne
Lähde: Bahari ja Hamishehkar 2016
Termi kiinteät lipidipohjaiset nanohiukkaset (SLBN) käsittää kahden tyyppiset nanokokoiset lääkekantajat, kiinteät lipidien nanohiukkaset (SLN) ja nanorakenteiset lipidikantajat (NLC). SLN: t ja NLC: t erottuvat kiinteän hiukkasmatriisin koostumuksesta:
Kiinteät lipidien nanohiukkaset (SLN), joka tunnetaan myös nimellä liposfäärit tai kiinteät lipidianosfäärit, ovat submikronihiukkasia, joiden keskikoko on 50-100 nm. SLN: t on valmistettu lipideistä, jotka pysyvät kiinteinä huoneen- ja kehon lämpötilassa. Kiinteää lipidiä käytetään matriisimateriaalina, johon lääkkeet kapseloidaan. SLN: ien valmistukseen tarkoitetut lipidit voidaan valita useista lipideistä, mukaan lukien mono-, di- tai triglyseridit; glyseridiseokset; ja lipidihapot. Lipidimatriisi stabiloidaan sitten bioyhteensopivilla pinta-aktiivisilla aineilla.
Nanorakenteiset lipidinkantajat (NLC) ovat lipidipohjaisia nanohiukkasia, jotka on valmistettu kiinteästä lipidimatriisista, joka yhdistetään nestemäisiin lipideihin tai öljyyn. Kiinteä lipidi muodostaa stabiilin matriisin, joka immobilisoi bioaktiiviset molekyylit eli lääkkeen ja estää hiukkasten aggregoitumisen. Nestemäiset lipidi- tai öljypisarat kiinteässä lipidimatriisissa parantavat hiukkasten lääkekuormituskapasiteettia.