Technologie des ultrasons Hielscher

Vaccin intranasal nano-incasulé contre S. Pneumoniae avec des ultrasons

Les vecteurs de médicaments à base de nanoparticules sont une technologie en évolution, qui permet de formuler des systèmes d'administration de vaccins avec un taux de protection élevé contre diverses maladies. L'émulsification et l'encapsulation par ultrasons est une méthode très efficace pour préparer des vecteurs de médicaments nanostructurés chargés tels que des nanoparticules, des nanoparticules solides-lipidiques, des vecteurs de médicaments polymériques et des liposomes.

Avantage des vaccins à nanoparticules contre S. pneumoniae

Mott et al. (2013) ont déterminé l'efficacité de l'administration intranasale d'un vaccin à nanoparticules d'acide polylactique co-glycolique de 234 ± 87,5 nm pour établir une protection contre l'infection respiratoire expérimentale à pneumocoques. Des nanoparticules encapsulant le Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) tué par la chaleur ont été retenues dans les poumons 11 jours après l'administration nasale, par rapport au NP vide. L'immunisation avec le NP-HKSP a produit une résistance significative contre S. pneumoniae par rapport à l'administration de HKSP seule. Une protection accrue est corrélée à une augmentation significative de la réponse des lymphocytes pulmonaires à la cytokine IFN-c associée à l'antigène Th1. Cette étude établit l'efficacité de la technologie à base d'IFN comme approche non invasive et ciblée pour l'immunisation naso-pulmonaire contre les infections pulmonaires.

Protocole de préparation de nanoparticules par ultrasons

ultrasons lyse

1×dix6 des nanoparticules encapsulant des substances thermodurcissables Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) ont été lysés par sonication dans 200µl de solution saline tamponnée au phosphate (PBS), et 70 mg d'acide polylactique-co-glycolique (PLGA) ont été dissous dans 1 ml d'acétate d'éthyle. Ces deux solutions ont été mélangées et agitées au vortex à vitesse maximale pendant 1 minute pour former une émulsion primaire eau-dans-huile.

Encapsulation des ultrasons

Méthode de la double émulsion : L'émulsion primaire a ensuite été mélangée à 3 ml d'une solution d'alcool polyvinylique (PVA) à 1 %. Cette solution a été soniée à l'aide d'un processeur ultrasonique Uf200 ः (Hielscher Ultrasonics GmbH, Allemagne) à 40 % d'amplitude pendant 2 min en mode continu (cycle à 100 %), dans un flacon de verre propre immergé dans la glace pour la dissipation de la chaleur, pour préparer le HKSP encapsulant des nanoparticules PLGA. La solution a ensuite été diluée à 20 ml avec de l'eau autoclavée (stérilisée par un filtre de 0,22 µ) et agitée pendant 1 h à température ambiante sous un 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. La pastille de nanoparticules a été remise en suspension dans 500µl d'eau autoclavée et lyophilisée. Les nanoparticules finales ont été stockées à -20°C jusqu'à leur utilisation ultérieure.

Mesure de la taille des particules de nanoparticules de Streptococcus pneumoniae préparées par ultrasons et chargées de chaleur.

Taille des particules de la chaleur tuée Streptococcus pneumoniae-des nanoparticules 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 : L'administration intranasale d'un vaccin à base de nanoparticules augmente la protection contre S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.

Processeur ultrasonique UIP2000hdT (2kW) avec réacteur discontinu agité

homogénéisateur à ultrasons UIP2000hdT (2kW) avec réacteur discontinu à agitation continue

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Processeurs ultrasoniques pour les formulations pharmaceutiques

Hielscher Ultrasonic a 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 nanoparticules lipidiques solides, de nanoparticules polymères et de complexes de cyclodextrines de haute qualité sont des procédés que les systèmes à ultrasons Hielscher utilisent avec une grande fiabilité et un rendement de qualité supérieure. Les ultrasonores 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.

L'avantage de la préparation de nanoparticules PLGA par ultrasons

  • Émulsification haute performance
  • Contrôle précis de la taille et de la charge des particules
  • Charge élevée de substances actives
  • Contrôle précis des paramètres du processus
  • Processus rapide
  • Contrôle non thermique et 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 ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Hielscher Ultrasons fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques haute performance pour la dispersion, l'émulsification et l'extraction cellulaire.

Homogénéisateurs ultrasoniques de haute puissance de laboratoires à pilote et Industriel échelle.



Qu'il faut savoir

Porteuses de médicaments nanostructurées

Des supports de médicaments de taille nanométrique tels que des nano-émulsions, des liposomes, des nanoparticules solides-lipidiques, des nanoparticules polymères et des supports lipidiques nanostructurés sont utilisés pour formuler des produits pharmaceutiques ayant des fonctionnalités améliorées telles qu'une biodisponibilité accrue, une biocompatibilité renforcée, une administration ciblée, une demi-vie sanguine favorable et une toxicité très faible ou nulle pour les tissus sains. L'ultrason est une technique très efficace pour formuler diverses formes de nanothérapies. En savoir plus sur les applications des ultrasons dans la production pharmaceutique !

liposomes

Un liposome est une vésicule de forme sphérique ayant au moins une bicouche lipidique, qui encapsule le noyau de substances hydrophobes. La taille ainsi que le caractère hydrophobe et hydrophile font des liposomes des systèmes puissants d'administration de médicaments, par exemple 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 des liposomes par ultrasons !

Nano-émulsions

Les nanoémulsions ou les 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 CBD. Les gouttelettes de taille nanométrique, qui ont la capacité de dissoudre efficacement les médicaments lipophiles, ainsi que le taux d'absorption accru, font des nano-émulsions une forme d'administration fréquemment utilisée pour 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 de nano-émulsions par ultrasons !

Nanoparticules de lipides solides

Une nanoparticule lipidique solide (SLN) est une nanoparticule sphérique d'un diamètre moyen compris entre 10 et 1000 nanomètres. Les nanoparticules lipidiques solides ont une matrice centrale lipidique solide dans laquelle les molécules lipophiles (substances actives) peuvent être solubilisées de manière à ce que la nanoparticule agisse comme support 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 lipidiques solides 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 solides-lipidiques !

Porteurs de lipides nanostructurés

Tout comme les nanoparticules lipidiques solides (SLN), les porteurs de lipides nanostructurés (NLC) sont une autre forme de nanoparticules à base de lipides. Les porteurs de lipides nanostructurés (NLC) sont des nanoparticules lipidiques solides modifiées constituées d'un mélange de lipides solides et liquides et offrent une stabilité et une capacité de charge améliorées.
Les supports lipidiques nanostructurés peuvent être préparés par la méthode d'émulsion ultrasonique.

Des cristaux de taille nanométrique

La cristallisation et la précipitation par ultrasons est un moyen très puissant d'encapsuler des substances peu solubles dans l'eau dans un cristal enrobé. Zheng et ses collègues (2020) rapportent l'encapsulation ultrasonique de la curcumine, un composé bioactif qui présente de nombreux avantages pour la santé, mais dont la biodisponibilité est faible en raison de sa faible solubilité dans l'eau. L'équipe de recherche a mis au point une formation de nanocoques de polyélectrolytes 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, et ξ-potentiel 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 coquilles avec deux bicouches de polyélectrolytes biocompatibles a permis une libération lente du médicament pendant environ 20 heures".
Le protocole de nucléation de la curcumine : La poudre de curcumine a été dissoute dans une solution d'éthanol/eau à 60 %. Après dissolution complète de la curcumine, des polycations aqueuses, du poly(chlorhydrate d'allylamine), des HAP ou du sulfate de protomine biodégradable (PS) ont été ajoutés. Ensuite, la solution a été soniquée avec un UIP1000, un ulötrasonicator puissant de 1kW de Hielscher Ultrasonic, à 100watts par ml de solution. Pendant l'ultrasonification, 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 ra, la sursaturation de la curcumine est obtenue et la nucléation des cristaux commence. Sous l'effet des ultrasons à haute puissance, la croissance des particules de médicament est arrêtée aux premiers stades.
En savoir plus sur la précipitation et la cristallisation des nanocristaux par ultrasons !