Antibioottien ultraääninanorakenne

Ultraäänellä avustettu antibioottien tuotanto voi lisätä niiden tehokkuutta jopa lääkeresistenttejä bakteereja vastaan: Antibioottiresistenttien bakteerikantojen kasvava määrä on edelleen ratkaisematon ongelma, mikä tekee bakteeri-infektioista, joita on hoidettu menestyksekkäästi antibiooteilla viime vuosikymmeninä, jälleen maailmanlaajuisen terveysuhan. Antibioottien ultraääninanorakenne on lupaava tekniikka antibioottien, kuten tetrasykliinin, tehokkuuden lisäämiseksi lääkeresistenttejä bakteereja vastaan.

Antibiootit ja antibiooteille vastustuskykyiset bakteerit

Antibioottiresistenssi tapahtuu, kun bakteerit, kuten bakteerit ja sienet, kehittävät kyvyn voittaa lääkkeet, jotka on suunniteltu tappamaan ne. Tämä tarkoittaa, että bakteerit eivät kuole ja jatkavat kasvuaan. Antibioottiresistenttien bakteerien aiheuttamia infektioita on vaikea ja joskus mahdoton hoitaa.
Bakteerien antibioottiresistenssi johtuu antibioottilääkkeiden liikakäytöstä ja väärinkäytöstä. Liikakäytöllä ja väärinkäytöllä tarkoitetaan pääasiassa sopimattomia lääkemääräyksiä ja laajamittaista maatalouskäyttöä
Tavallisille antibiooteille, kuten penisiliinille, tetrasykliinille, metisilliinille, erytromysiinille, gentamysiinille, vankomysiinille, imipemenille, keftatsidiimille, levofloksasiinille, linetsolidille, daptomysiinille ja keftraroliinille, tietyt bakteerikannat ovat mutatoituneet ja kehittäneet antibioottiresistenssin.
Antibioottiresistenttien bakteerien kehittymisen pääasiallinen syy on antibioottilääkkeiden liikakäyttö ja väärinkäyttö. Joka kerta, kun potilaalle annetaan antibiootteja, herkät bakteerit kuolevat. Jos kuitenkin on resistenttejä bakteereja, joita lääkehoito ei hävitä, ne kasvavat ja lisääntyvät. Näin ollen antibioottien toistuva ja epäasianmukainen käyttö aiheuttaa lääkeresistenttien bakteerien lisääntymistä.
Monilääkeresistentit (MDR) bakteerit ovat vakava terveysuhka, koska ne eivät reagoi yleiseen antibioottihoitoon, jonka on tarkoitus tappaa bakteerit.
Grampositiivisten patogeenien joukossa resistentin S. aureuksen maailmanlaajuinen pandemia (esim. metisilliiniresistentti Staphylococcus aureus; MRSA) ja enterokokkilajit ovat tällä hetkellä suurin uhka. Gramnegatiiviset taudinaiheuttajat, kuten enterobakteerit (esim. Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa ja Acinetobacter, ovat tulossa vastustuskykyisiksi lähes kaikille saatavilla oleville antibioottisille lääkevaihtoehdoille.

Ultraäänellä nanokokoiset antibiootit

Nanokokoisten lääkkeiden tiedetään ylittävän mikronin kokoiset lääkemolekyylit usein lisääntyneen imeytymisnopeuden, korkeamman biologisen hyötyosuuden ja erinomaisen tehokkuuden vuoksi. Antibiootteja käytetään laajalti bakteeri-infektioiden hoitoon. Yhä useampien lääkeresistenttien bakteerikantojen nopea kehittyminen edellyttää kuitenkin uusien antibioottilääkkeiden kehittämistä tai olemassa olevien antibioottilääkkeiden muokkaamista. Antibioottien, kuten tetrasykliinin, hiukkaskoon pienentäminen sonikaatiolla on yksi helppo, nopea ja lupaava strategia antibioottien tehokkuuden parantamiseksi resistenttejä ja resistenttejä bakteerikantoja vastaan.
Lue lisää farmaseuttisten API-aineiden ultraääninanosuspensioista!

Ultraäänellä nanorakenteinen tetrasykliini

(2018) käsitteli tetrasykliiniä ultraäänellä lääkkeen tehokkuuden parantamiseksi patogeenejä vastaan. Tutkimuksessaan he käyttivät antibioottiresistenssiä sairastavaa Escherichia coli Nova Blue TcR -kantaa ja E. coli 292–116 -bakteeria (ilman lääkeresistenssiä). Tetrasykliini, yleinen laajakirjoinen antibiootti, modifioitiin teollisella ultraäänilaitteella UIP1000hdT (Hielscher, Saksa; katso kuva vasemmalla). Tutkimusryhmä havaitsi, että sonokemiallinen käsittely UIP1000hdT: llä lisää antibakteeristen ominaisuuksien tehokkuutta jopa 25% resistenttiä kantaa vastaan ja jopa 100% herkkää kantaa vastaan. Jopa nanorakenteisen tetrasykliinin pitkäaikainen varastointi +4 ºC: ssa ei vähennä antimikrobisia ominaisuuksia.
Ultraäänikäsittelyparametrit, kuten amplitudi, energian syöttö ja sonikaatioaika, määritettiin kriittisiksi tekijöiksi, jotka vaikuttavat antimikrobisten ominaisuuksien muutokseen sekä herkkiä että resistenttejä soluja vastaan.
Ultraäänikäsittely johtaa nanokokoisten lääkehiukkasten yhtenäisempään hiukkaskokojakaumaan, mikä saattaa johtaa tetrasykliinimolekyylien suurempaan hyötyosuuteen, biologiseen hyötyosuuteen ja siten tehokkuuteen.
Saadut tiedot osoittavat, että antibioottien sonokemiallinen modifikaatio voi olla uusi lupaava ja halpa lähestymistapa uusien lääkkeiden kehittämiseen, jotka ovat tehokkaita antibioottihoitoon lääkeresistenssikantoja vastaan.

Tetrasykliinin sonikaatio UIP1000hdT: n kanssa.
A – "vapaan" tetrasykliinin FTIR-spektrit; B - SN-tetrasykliinin FTIR-spektrit 5 minuutin sonikoinnin jälkeen; C – "Vapaan" tetrasykliinin kokojakauman histogrammi; D – SN-tetrasykliinin kokojakauman histogrammi 5 minuutin sonikoinnin jälkeen.
Tutkimus ja kuva Kassirov et al. 2018.

Ultraääninanorakenteisten lääkkeiden edut

Ultrasonication tarjoaa valtavia mahdollisuuksia nanorakenteisten materiaalien laajan spektrin synteesiin ja sitä käytetään monilla teollisuudenaloilla. Nanokokoisten lääkkeiden, kuten antibioottien, viruslääkkeiden ja muiden lääkkeiden, ultraäänituotanto on erittäin lupaavaa, koska näillä nanokokoisilla lääkkeillä on usein huomattavasti suurempi imeytymisnopeus, biologinen hyötyosuus ja tehokkuus. Siksi monet parannetut lääkeformulaatiot sisältävät ultrasonicationin lääkemolekyylien nanorakenteen luomiseksi, lääkkeiden kapseloimiseksi nanoemulsioiksi, nanoliposomeiksi, niosomeiksi, kiinteiksi lipidinanohiukkasiksi (SLN), nanorakenteisiksi lipidikannoiksi (NLC) ja muiksi nanokokoisiksi inkluusiokomplekseiksi.

Antibakteerisia ominaisuuksia omaavien nanomateriaalien ultraäänikäsittelyä käytetään myös nanorakenteisten materiaalien (esim. nano-hopea, nano ZnO) syntetisoimiseen ja soveltamiseen tekstiileihin antibakteeristen lääketieteellisten tekstiilien ja muiden toiminnallisten kankaiden valmistamiseksi. Esimerkiksi yksivaiheista ultraääniprosessia käytetään puuvillakankaiden kestävien pinnoitteiden valmistamiseen antibakteerisilla ZnO-nanohiukkasilla.

Miten nanorakenteisten materiaalien ultraäänisynteesi toimii?

Ultrasonicationia ja sonokemiaa, joka on suuritehoisen ultraäänen soveltaminen kemiallisiin järjestelmiin, käytetään laajalti korkealaatuisten nanokokoisten materiaalien (esim. nanohiukkaset, nanoemulsiot) tuottamiseen. Sonikaatio ja sonokemia mahdollistavat tai helpottavat korkean suorituskyvyn nanokokoisten materiaalien tuotantoa. Nanohiukkasten ultraäänisynteesin etuna on yksinkertaisuus ja tehokkuus. Vaikka nanorakenteisten materiaalien vaihtoehtoiset tuotantomenetelmät vaativat korkeita irtolämpötiloja, paineita ja / tai pitkiä reaktioaikoja, ultraäänisynteesi mahdollistaa usein nanomateriaalien helpon, nopean ja tehokkaan tuotannon. Sekä korkean intensiteetin ultraäänien tuottamat sonokemialliset että sonomekaaniset vaikutukset ovat vastuussa nanokokoisten hiukkasten synteesistä tai funktionalisoinnista / modifikaatiosta. Suuritehoisten ultraääniaaltojen kytkeminen nesteisiin johtaa akustiseen kavitaatioon: kuplien muodostumiseen, kasvuun ja implosiiviseen romahtamiseen, ja se voidaan luokitella ensisijaiseksi sonokemiaksi (romahtavien kuplien sisällä esiintyvä kaasufaasikemia), sekundaarinen sonokemia (kuplien ulkopuolella esiintyvä liuosfaasikemia) ja sonomekaaniset / fysikaaliset muutokset (jotka johtuvat nopeista nestesuihkuista, iskuaalloista ja / tai hiukkasten välisistä törmäyksistä lietteessä). (vrt. Hinman ja Suslick, 2017) Kavitaatiovaikutus hiukkasiin johtaa koon pienenemiseen, nanorakenteeseen (nanodispersio, nanoemulgointi) sekä hiukkasten funktionalisoitumiseen ja modifikaatioon.
Lue lisää ultraäänijyrsinnästä ja hiukkasten dispergoinnista!

Ultraäänianturit nanorakenteisten lääkkeiden synteesiin

Hielscher Ultrasonic on pitkäaikainen kokemus korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreiden suunnittelusta, valmistuksesta, jakelusta ja palvelusta lääke- ja elintarviketeollisuudelle.
Korkealaatuisten nanokokoisten lääkehiukkasten, liposomien, kiinteiden lipidien nanohiukkasten, polymeeristen nanohiukkasten, syklodekstriinikompleksien ja rokotteiden valmistus ovat prosesseja, joissa Hielscherin ultraäänijärjestelmiä käytetään laajalti ja arvostetaan niiden korkean luotettavuuden ja erinomaisen laadun vuoksi. Hielscher-ultraääniastiat mahdollistavat kaikkien prosessiparametrien, kuten amplitudin, lämpötilan, paineen ja sonikaatioenergian, tarkan hallinnan. Älykäs ohjelmisto protokollaa automaattisesti kaikki sonikaatioparametrit (aika, päivämäärä, amplitudi, nettoenergia, kokonaisenergia, lämpötila, paine) sisäänrakennetulle SD-kortille. Tämä helpottaa merkittävästi prosessien ja laadun valvontaa ja auttaa täyttämään hyvät tuotantotavat (GMP).

Ultraäänisekoittimet jokaiselle tuotekapasiteetille

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa täyden valikoiman ultraääniprosessoreita kompakteista laboratorioultraäänilaitteista penkki- ja pilottijärjestelmiin täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin, joilla on kyky käsitellä kuorma-autokuormia tunnissa. Koko tuotevalikoiman avulla voimme tarjota sinulle sopivimman ultraäänileikkaussekoittimen prosessikapasiteettiisi ja tavoitteisiisi. Näin voit kehittää ja testata sovellustasi pienessä laboratoriokoossa ja skaalata sen sitten lineaarisesti tuotantokapasiteettiin. Skaalaus pienemmästä ultraäänisekoittimesta suurempiin käsittelykapasiteetteihin on hyvin yksinkertaista, koska ultraäänisekoitusprosessi voidaan skaalata täysin lineaarisesti vakiintuneista prosessiparametreista. Skaalaus voidaan tehdä joko asentamalla tehokkaampi ultraäänisekoitinyksikkö tai ryhmittelemällä useita ultraäänilaitteita rinnakkain.
Ultraäänisekoittimia käytetään myös nestemäisten ja nestemäisten ja kiinteä-nestemäisten suspensioiden steriiliin homogenointiin.

Korkeat amplitudit nanorakennehiukkasiin korkealla hyötysuhteella

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. Ultraäänisonotrodit (sarvet, anturit) ja reaktorit ovat autoklaavissa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.

Helppo ja riskitön testaus

Ultraääniprosessit voivat olla täysin lineaarisia. Tämä tarkoittaa, että jokainen tulos, jonka olet saavuttanut laboratoriolla tai penkki-top-ultraäänilaitteella, voidaan skaalata täsmälleen samaan lähtöön käyttämällä täsmälleen samoja prosessiparametreja. Tämä tekee ultrasonicationista ihanteellisen tuotekehitykseen ja myöhempään toteutukseen kaupalliseen valmistukseen.

Korkealaatuisia – Suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheyrityksenä ja perheyrityksenä Hielscher asettaa etusijalle ultraääniprosessoriensa korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti pääkonttorissamme Teltowissa lähellä Berliiniä, Saksassa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät siitä työhevosen tuotannossasi. 24/7 toiminta täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä on Hielscherin korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteiden luonnollinen ominaisuus.

Voit ostaa Hielscherin ultraääniprosessoreita missä tahansa eri koossa ja tarkasti konfiguroituna prosessivaatimuksiisi. Nesteiden käsittelystä pienessä laboratoriodekantterilasissa lietteiden ja tahnojen jatkuvaan läpivirtaussekoitukseen teollisella tasolla, Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle sopivan korkean suorituskyvyn homogenisaattorin! Ota yhteyttä – Olemme iloisia voidessamme suositella sinulle ihanteellista ultraääniasetusta!

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: