Vaccin intranasal nano-encapsulé contre S. Pneumoniae à l'aide d'ultrasons
Avantages des vaccins contre S. pneumoniae encapsulés dans des nanoparticules
Mott et al. (2013) ont déterminé l'efficacité de l'administration intranasale d'une construction vaccinale à base de nanoparticules d'acide poly lactique-co-glycolique de 234 ± 87,5 nm pour établir une protection contre une infection pneumococcique respiratoire expérimentale. Les nanoparticules encapsulant Streptococcus pneumoniae tué à la chaleur (NP-HKSP) ont été retenues dans les poumons 11 jours après l'administration nasale par rapport aux NP vides. L'immunisation avec des NP-HKSP a produit une résistance significative contre les infections à pneumocoques. S. pneumoniae par rapport à l'administration de HKSP seul. La protection accrue est corrélée à une augmentation significative de la réponse cytokinique IFN-c associée à l'antigène spécifique Th1 par les lymphocytes pulmonaires. Cette étude démontre l'efficacité de la technologie basée sur les NP en tant qu'approche non invasive et ciblée pour l'immunisation nasale-pulmonaire contre les infections pulmonaires.
Protocole de préparation des nanoparticules par ultrasons
Lyse ultrasonique
1×106 nanoparticules encapsulant des substances tuées à la chaleur Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) ont été lysées par sonication dans 200µl de solution saline tamponnée au phosphate (PBS), et 70 mg d'acide poly lactique-co-glycolique (PLGA) ont été dissous dans 1 ml d'acétate d'éthyle. Ces deux solutions ont été mélangées et vortexées à vitesse maximale pendant 1 minute pour former une émulsion primaire eau dans huile.
encapsulation par ultrasons
Méthode de la double émulsion : L'émulsion primaire a ensuite été mélangée à 3 ml de solution d'alcool polyvinylique (PVA) à 1 %. Cette solution a été soniquée à l'aide d'un processeur à ultrasons UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Allemagne) à 40 % d'amplitude pendant 2 minutes en mode continu (cycle de 100 %), dans un flacon en verre propre immergé dans de la glace pour dissiper la chaleur, afin de préparer des nanoparticules de PLGA encapsulées dans le HKSP. La solution a ensuite été diluée à 20 ml avec de l'eau autoclavée (filtre stérilisé à 0,22 µ) et agitée pendant 1 heure à température ambiante sous vide léger pour évaporer l'acétate d'éthyle. La solution a ensuite été centrifugée pour recueillir les NP, et ce processus a été répété deux fois pour éliminer l'excès de PVA. Le culot de nanoparticules a été remis en suspension dans 500 µl d'eau autoclavée et lyophilisé. Les nanoparticules finales ont été stockées à -20°C jusqu'à leur utilisation ultérieure.
Taille des particules des produits tués à la chaleur Streptococcus pneumoniae-Les nanoparticules de PLGA encapsulées. La taille des particules d'une suspension aqueuse de nanoparticules mesurée par diffusion dynamique de la lumière montre la taille moyenne et la distribution gaussienne des particules dans le lot.
Source : Mott et al : Mott et al : L'administration intranasale d'un vaccin à base de nanoparticules accroît la protection contre les maladies infectieuses. S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Homogénéisateur ultrasonique UIP2000hdT (2kW) avec réacteur discontinu à agitation continue
Processeurs ultrasoniques pour les formulations pharmaceutiques
Hielscher Ultrasonic possède une longue expérience dans la conception, la fabrication, la distribution et le service après-vente d'homogénéisateurs à ultrasons de haute performance pour l'industrie pharmaceutique et alimentaire.
La préparation de liposomes de haute qualité, de nanoparticules de lipides solides, de nanoparticules polymères et de complexes de cyclodextrine sont des processus pour lesquels les systèmes ultrasoniques Hielscher sont utilisés avec une grande fiabilité et des résultats de qualité supérieure. Les appareils à ultrasons Hielscher permettent un contrôle précis de tous les paramètres du processus, tels que l'amplitude, la température, la pression et l'énergie de sonication. Le logiciel intelligent enregistre automatiquement tous les paramètres de sonication (heure, date, amplitude, énergie nette, énergie totale, température, pression) sur la carte SD intégrée.
- Émulsification à haute performance
- Contrôle précis de la taille et de la charge des particules
- Charge élevée en substances actives
- Contrôle exact des paramètres du processus
- Processus rapide
- Non thermique, contrôle précis de la température
- évolutivité linéaire
- reproductibilité
- Normalisation des processus / BPF
- Sondes et réacteurs autoclavables
- CIP / SIP
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Homogénéisateurs ultrasoniques haute puissance de laboratoires à pilote et Industriel échelle.
Littérature/références
- 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.
Qu'il faut savoir
vecteurs de médicaments nanostructurés
Les vecteurs de médicaments de taille nanométrique, tels que les nano-émulsions, les liposomes, les nanoparticules lipidiques solides, les nanoparticules polymériques et les vecteurs lipidiques nanostructurés, sont utilisés pour formuler des produits pharmaceutiques dotés de fonctionnalités améliorées, telles qu'une meilleure biodisponibilité, une biocompatibilité accrue, une administration ciblée, une demi-vie sanguine favorable et une toxicité très faible, voire nulle, pour les tissus sains. L'ultrasonication est une technique très efficace pour formuler diverses formes de nanothérapies. En savoir plus sur les applications ultrasoniques dans la production pharmaceutique !
liposomes
Un liposome est une vésicule de forme sphérique comportant au moins une bicouche lipidique, qui encapsule le noyau de substances hydrophobes. La taille ainsi que les caractéristiques hydrophobes et hydrophiles font des liposomes de puissants systèmes d'administration de médicaments, comme la vitamine C liposomale. Les caractéristiques des liposomes sont fortement influencées par la composition des lipides, la charge de surface, la taille et la technique de préparation. Cliquez ici pour en savoir plus sur la préparation ultrasonique des liposomes !
nano-émulsions
Les nanoémulsions ou émulsions submicroniques sont des émulsions dont la taille des gouttelettes est comprise entre 20 et 200 nm et dont la distribution des gouttelettes est étroite. Les gouttelettes de taille nanométrique offrent plusieurs avantages pour l'administration orale ainsi que pour l'administration topique/transdermique de substances pharmaceutiques et bioactives, par exemple les nanoémulsions de CBD. Les gouttelettes de taille nanométrique, qui ont la capacité de dissoudre efficacement les médicaments lipophiles et d'améliorer le taux d'absorption, font des nano-émulsions une forme d'administration fréquemment utilisée pour obtenir une biodisponibilité élevée. Les formulations nano-émulsifiées peuvent également être utilisées pour une libération prolongée de médicaments lipophiles ou hydrophiles.
En savoir plus sur la production ultrasonique de nano-émulsions !
nanoparticules solides-lipidiques
Une nanoparticule lipidique solide (SLN) est une nanoparticule sphérique dont le diamètre moyen est compris entre 10 et 1000 nanomètres. Les nanoparticules lipidiques solides ont un noyau lipidique solide dans lequel des molécules lipophiles (substances actives) peuvent être solubilisées, de sorte que la nanoparticule agit comme un vecteur de médicament. Le noyau lipidique est stabilisé par un agent émulsifiant ou un surfactant. Avec des applications pour l'administration parentérale et orale ainsi que pour l'administration oculaire, pulmonaire et topique de médicaments, les nanoparticules solides et lipidiques sont utilisées pour améliorer l'efficacité des traitements et réduire les effets secondaires systémiques.
En savoir plus sur la synthèse assistée par ultrasons de nanoparticules lipidiques solides !
Transporteurs lipidiques nanostructurés
Tout comme les nanoparticules lipidiques solides (SLN), les transporteurs lipidiques nano-structurés (NLC) sont une autre forme de nanoparticules à base de lipides. Les transporteurs lipidiques nanostructurés (CLN) sont des nanoparticules lipidiques solides modifiées, constituées d'un mélange de lipides solides et liquides, qui offrent une stabilité et une capacité de charge améliorées.
Les transporteurs lipidiques nanostructurés peuvent être préparés par une méthode d'émulsion ultrasonique.
Cristaux de taille nanométrique
La cristallisation et la précipitation ultrasoniques sont un moyen très efficace d'encapsuler des substances peu solubles dans l'eau dans un cristal enrobé. Zheng et al. (2020) rapportent l'encapsulation ultrasonique de la curcumine, un composé bioactif qui présente de nombreux avantages pour la santé, mais dont la biodisponibilité est médiocre en raison de sa faible solubilité dans l'eau. L'équipe de recherche a mis au point une formation de nanocoque polyélectrolyte couche par couche (LbL) pour encapsuler les molécules de curcumine. Ils déclarent que "contrairement aux méthodes d'émulsion couramment utilisées, notre encapsulation LbL assistée par ultrasons permet d'obtenir des nanoparticules de taille beaucoup plus petite. Pour la curcumine, nous avons obtenu des nanoparticules cristallines d'une taille moyenne de 80 nm, avec un potentiel ξ de +30 mV ou -50 mV, ce qui a assuré la stabilité de ces nanocolloïdes pendant des mois (conservés dans une solution médicamenteuse saturée). La formation de coques avec deux bicouches de polyélectrolytes biocompatibles a permis une libération lente du médicament pendant environ 20 heures."
Protocole de nucléation de la curcumine : La poudre de curcumine a été dissoute dans une solution d'éthanol à 60 % / eau. Après dissolution complète de la curcumine, des polycations aqueuses, du poly(chlorhydrate d'allylamine), PAH, ou du sulfate de protomine biodégradable, (PS) ont été ajoutés. Ensuite, la solution a été soniquée avec un UIP1000, un puissant ulötrasonicator de 1kW de Hielscher Ultrasonic, à 100watts par mL de solution. Pendant l'ultrasonisation, de l'eau a été lentement ajoutée à la solution. En raison de l'eau ajoutée, le solvant devient plus polaire, ce qui réduit la solubilité de la curcumine. Lorsque la concentration d'équilibre dépasse le seuil de solubilité, on obtient une sursaturation de la curcumine et la nucléation des cristaux commence. Sous ultrasons puissants, la croissance des particules de médicament est stoppée aux stades initiaux.
En savoir plus sur la précipitation et la cristallisation de nanocristaux par ultrasons !