Antibioottien ultraääninanorakenne

Ultraäänellä avustettu antibioottien tuotanto voi lisätä niiden tehokkuutta lääkeresistenttejä bakteereja vastaan: Antibiooteille vastustuskykyisten bakteerikantojen kasvava määrä on edelleen ratkaisematon ongelma, joka tekee bakteeri-infektioista, joita on onnistuneesti hoidettu antibiooteilla viime vuosikymmeninä, jälleen maailmanlaajuisen terveysuhan. Antibioottien ultraääninano-rakenteet ovat lupaava tekniikka, jolla lisätään antibioottien, kuten tetrasykliinin, tehokkuutta 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. Se tarkoittaa, että bakteereja ei tapeta ja ne jatkavat kasvuaan. Antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien aiheuttamia infektioita on vaikea ja joskus mahdoton hoitaa.
Bakteerien antibioottiresistenssin syynä on antibioottilääkkeiden ylikäyttö ja virheellinen käyttö. Liikakäytöllä ja väärinkäytöllä tarkoitetaan pääasiassa epäasianmukaisia lääkemääräyksiä ja laajaa maatalouskäyttöä
Yleisissä antibiooteissa, kuten penisiliinissä, tetrasykliinissä, metisiliinissä, erytromysiinissä, gentamisiinissa, vankomysiinissä, imipemenissä, keftatsidimessa, levofloksasiinissa, linetsolidissa, daptomysiinissä ja keftraroliinissa, tietyt bakteerikannat ovat muuntaneet ja kehittäneet antibioottiresistenssin.
Tärkein syy antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien kehittymiseen on antibioottilääkkeiden liikakäyttö ja väärinkäyttö. Aina kun potilaalle annetaan antibiootteja, herkkiä bakteereja kuolee. Kuitenkin, jos on resistenttejä bakteereja, joita lääkehoito ei hävitä, ne kasvavat ja lisääntyvät. Näin antibioottien toistuva ja epäasianmukainen käyttö aiheuttaa lääkeresistenttien bakteerien lisääntymistä.
Monilääkeresistentit bakteerit (MDR) ovat vakava terveysuhka, koska ne eivät reagoi yleiseen antibioottihoitoon, jonka on tarkoitus tappaa bakteerit.
Grampositiivisista taudinaiheuttajista resistentin S. aureuksen maailmanlaajuinen pandemia (esim. meteisilliiniresistentti Staphylococcus aureus; MRSA) ja Enterococcus-lajit ovat tällä hetkellä suurin uhka. Gramnegatiiviset taudinaiheuttajat, kuten Enterobacteriaceae (esim.

Ultraäänen nanokokoiset antibiootit

Nanokokoisten lääkkeiden tiedetään olevan erinomaisia mikronin kokoisia lääkemolekyylejä, jotka johtuvat usein lisääntyneestä imeytymisasteesta, korkeammasta biologisesta hyötyosuudesta ja erinomaisesta tehokkuudesta. Antibiootteja käytetään laajalti bakteeri-infektioiden hoitoon. Yhä useampien lääkeresistenttien bakteerikantojen nopea kehittyminen tekee kuitenkin uusien tai olemassa olevien antibioottilääkkeiden muuttamisen välttämättömäksi. Antibioottien, kuten tetrasykliinin, hiukkaskoon pienentäminen sonikoinnin avulla on yksi helppo, nopea ja lupaava strategia antibioottien tehokkuuden parantamiseksi vastustuskykyisiä ja resistenttejä bakteerikantoja vastaan.
Lue lisää farmaseuttisten sovellusliittymien ultraääninanosuspensioista!

Ultraäänellä nanostrukturoitu tetrasykliini

Kassirov et al. (2018) hoiti tetrasykliiniä ultraäänellä parantaakseen lääkkeen tehokkuutta taudinaiheuttajia vastaan. Tutkimuksessaan he käyttivät Escherichia coli Nova Blue TcR - kantaa, jolla on antibioottiresistenssiä, ja E. coli 292– 116 - bakteeria (ilman lääkeresistenssiä). Tetrasykliini, yleinen laajakirjoinen antibiootti, muutettiin teollisella ultraäänillä UIP1000hdT (Hielscher, Saksa; katso kuva vasemmalle). Tutkimusryhmä havaitsi, että sonokemiallinen hoito UIP1000hdT: llä lisää antibakteeristen ominaisuuksien tehokkuutta jopa 25% resistenttiä kantaa vastaan ja jopa 100% herkkää kantaa vastaan. Edes nanorakenteisen tetrasykliinin pitkäaikainen varastointi +4ºC: ssa ei vähennä antimikrobisia ominaisuuksia.
Ultraäänikäsittelyparametrit, kuten amplitudi, energiasyöttö ja sonikaatioaika, määritettiin kriittisiksi tekijöiksi, jotka vaikuttavat mikrobilääkkeiden ominaisuuksien muutokseen sekä herkkiä että resistenttejä soluja vastaan.
Ultraäänihoito johtaa nanokokoisten lääkehiukkasten tasaisempaan hiukkaskokojakaumaan, mikä saattaa johtaa suurempaan biologiseen hyötyosuuteen, biosaatavuuteen ja siten tetrasykliinimolekyylien tehokkuuteen.
Saadut tiedot osoittavat, että antibioottien sonokemiallinen muuntelu voi olla uusi lupaava ja halpa lähestymistapa uusien lääkkeiden kehittämiseen, jotka tehoavat antibioottihoitoon lääkeresistenssikantoja vastaan.

Tetrasykliinin sonikaatio UIP1000hdT:n kanssa.
A – FTIR-spektri "vapaasta" tetrasykliinistä; B – SN-tetrasykliinin FTIR-spektrejä 5 minuutin sonikoinnin jälkeen; C – Kokojakauman histogrammi "vapaasta" tetrasykliinistä; D – SN-tetrasykliinin kokojakauma histogrammi 5 minuutin sonikoinnin jälkeen.
Tutkimus ja luku Kassirov ym.

Ultraääni nanorakenteisten lääkkeiden edut

Ultrasonication tarjoaa valtavia mahdollisuuksia nanorakenteisten materiaalien laajan kirjon synteesiin, ja sitä käytetään monilla toimialoilla. Nanokokoisten lääkkeiden, kuten antibioottien, viruslääkkeiden ja muiden lääkkeiden, ultraäänituotanto on erittäin lupaavaa, koska nämä nanokokoiset lääkkeet osoittavat usein huomattavasti suuremman imeytymisasteen, biologisen hyötyosuuden ja tehokkuuden. Siksi monet parannetut lääkevalmisteet sisältävät ultrasonicationia, jotta voidaan nanorakentaa lääkemolekyylejä, kapseloida lääkkeitä nanoemulsioiksi, nano-liposomeiksi, niosomeiksi, kiinteiksi lipidi-nanohiukkasiksi (SLN), nanorakenteisiksi lipidikantoiksi (NLC) ja muihin nanokokoisiin inklikaatiokonsentraatioihin.

Antibakteerisilla ominaisuuksilla valmistettujen nanomateriaalien ultraäänikäsittelyä käytetään myös nanorakenteisten materiaalien (esim. nanohopea, nano ZnO) syntetisoimiseen ja niiden käyttöön tekstiileissä antibakteeristen lääketieteellisten tekstiilien ja muiden toiminnallisten kankaiden valmistamiseksi. Esimerkiksi yksivaiheista ultraääniprosessia käytetään puuvillakankaiden kestävistä pinnoitteiden valmistuksesta antibakteerisella ZnO-nanohiukkaisella.

Miten nanorakenteisten materiaalien ultraäänisynteesi toimii?

Ultrasonication ja sonokemia, 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 suuria massalämpöjä, paineita ja / tai pitkiä reaktioaikoja, ultraäänisynteesi mahdollistaa usein nanomateriaalien helpon, nopean ja tehokkaan tuotannon. Nanokokoisten hiukkasten synteesistä tai funktionalisoinnista/muuntamisesta vastaavat sekä korkean intensiteetin ultraäänien tuottamat sonokemialliset että sonomekaaniset vaikutukset. Suuritehoisten ultraääniaaltojen kytkeminen nesteiksi johtaa akustiseen kavitaatioon: muodostumiseen, kasvu ja kuplien implosiivinen romahtaminen, ja ne voidaan luokitella primaariseksi sonokemiaksi (kaasuvaihekemia, joka esiintyy romahtavien kuplien sisällä), sekundaariseksi sonokemiaksi (kuplien ulkopuolella esiintyvä ratkaisuvaiheen kemia) ja sonomekaaniseksi / fysikaaliseksi muutokseksi (joka johtuu suurinopeuksisista nestesuihkuista, iskuaalloista ja/tai hiukkasten välisistä törmäyksistä lietteissä). (vrt. Hinman ja Suslick, 2017) Kavitaatiovaikutus hiukkasiin johtaa koon pienenemiseen, nanorakentamiseen (nanospergaatio, nanoemulgointi) sekä hiukkasten funktionalisaatioon ja muunteluun.
Lue lisää ultraäänijyrsinnästä ja hiukkasten hajottamisesta!

Ultraäänianturit nanorakenteisten lääkkeiden synteesiin

Hielscher Ultrasonic on pitkään kokenut korkean suorituskyvyn ultraäänihomogeniserien suunnittelussa, valmistuksessa, jakelussa ja palvelussa lääke- ja elintarviketeollisuudelle.
Korkealaatuisten nanokokoisten lääkehiukkasten, liposomien, kiinteiden lipidinanohiukkasten, polymeeristen nanohiukkasten, syklodekstriinikompleksien ja rokotteiden valmistaminen ovat prosesseja, joissa Hielscherin ultraäänijärjestelmiä käytetään laajalti ja arvostetaan niiden korkean luotettavuuden ja erinomaisen laatutuotoksen vuoksi. Hielscher-ultraääniastiat mahdollistavat kaikkien prosessiparametrien, kuten amplitudi-, lämpötila-, paine- ja sonikaatioenergian, tarkan hallinnan. Älykäs ohjelmisto protokollii automaattisesti kaikki sisäänrakennetun SD-kortin sonikaatioparametrit (aika, päivämäärä, amplitudi, nettoenergia, kokonaisenergia, lämpötila, paine). Tämä helpottaa merkittävästi prosessien ja laadunvalvontaa ja auttaa täyttämään hyvät valmistuskäytännöt ( Good Manufacturing Practices, GMP).

Ultraäänisekoittimet jokaiselle tuotekapasiteetille

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa täyden valikoiman ultraäänisuorittajia kompaktista laboratorion ultraäänilaiteista penkki- ja pilottijärjestelmiin täysin teollisiin ultraäänisuorittajiin, joilla on kyky käsitellä kuorma-autokuormia tunnissa. Täyden tuotevalikoiman avulla voimme tarjota sinulle sopivimman ultraäänisävysekoittimen prosessikapasiteettiisi ja tavoitteisiisi. Näin voit kehittää ja testata sovellustasi pienessä laboratoriokoossa ja skaalata sen sitten lineaarisesti tuotantokapasiteettiin. Skaalaaminen pienemmästä ultraäänisekoittimesta suurempaan prosessointikapasiteettiin on hyvin yksinkertaista, koska ultraäänisekoitusprosessi voidaan skaalata täysin vakiintuneista prosessiparametreista. Skaalaus voidaan tehdä joko asentamalla tehokkaampi ultraäänisekoitinyksikkö tai ryhmittelemällä useita ultraääniastiat rinnakkain.
Ultraäänisekoittimia käytetään myös neste-neste- ja kiinteä-nestesuspensioiden steriiliin homogenisointiin.

Korkeat amplitudit nanorakenteiden hiukkasiin, joilla on korkea hyötysuhde

Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit. Jopa 200 μm:n amplitudit voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla. Ultraäänisonotrodit (sarvet, anturit) ja reaktorit ovat autoklavoitavia. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7-toiminnan raskaalla työllä ja vaativissa ympäristöissä.

Helppo, riskitön testaus

Ultraääniprosessit voivat olla täysin lineaarisia skaalataan. Tämä tarkoittaa jokaista tulosta, jonka olet saavuttanut laboratoriolla tai penkki-top ultrasonicator, voidaan skaalata täsmälleen sama tuotos käyttäen täsmälleen samoja prosessiparametreja. Tämä tekee ultrasonication ihanteellinen tuotekehitykseen ja sen jälkeiseen toteuttamiseen kaupalliseen valmistukseen.

Korkealaatuisia – Suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheyrityksenä ja perheyrityksenä Hielscher priorisoi ultraääniprosessoriensa korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultraääniastiat on suunniteltu, valmistettu ja testattu perusteellisesti pääkonttorissamme Teltowissa lähellä Berliiniä, Saksassa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät siitä työhevosen tuotannossasi. 24/7 käyttö täydellä kuormalla ja vaativissa ympäristöissä on Hielscherin suorituskykyisten ultraäänien luonnollinen ominaisuus.

Voit ostaa Hielscher ultraääni prosessorit eri koossa ja täsmälleen määritetty prosessi tarpeita. Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle sopivan korkean suorituskyvyn homogenisaattorin aina nesteitä pienestä laboratoriodekanelijasta lietteen ja tahnan jatkuvaan läpivirtaussekoitukseen teollisella tasolla! Ota meihin yhteyttä – olemme iloisia voidessamme suositella sinulle ihanteellinen ultraääni setup!

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: