Technologie des ultrasons Hielscher

Formulation ultrasonore desiosomes

Les niosomes sont des vésicules de la taille d'un nanomètre, qui peuvent être utilisées comme support pour les médicaments (par exemple, les médicaments contre le cancer) et d'autres substances bioactives. L'émulsification ultrasonique est une méthode simple et rapide pour formuler de petits niosomes à forte charge médicamenteuse.

Préparation duiosome

Structure d'un niosomeUn niosome est une vésicule à base de tensioactif non ionique, formée principalement par l'incorporation de tensioactif non ionique et de cholestérol comme excipient. Les niosomes sont plus stables contre la dégradation chimique ou l'oxydation et ont une durée de stockage plus longue que les liposomes. En raison des agents de surface utilisés pour la préparation des niosomes, ils sont biodégradables, biocompatibles et non immunogènes. Les niosomes sont osmotiquement actifs, chimiquement stables et offrent une durée de stockage plus longue par rapport aux liposomes. En fonction de leur taille et de leur lamellarité, différentes méthodes de préparation sont disponibles, telles que la sonication, l'évaporation en phase inverse, l'hydratation en couche mince ou le processus d'absorption des médicaments par gradient de pH transmembranaire. La préparation ultrasonique des niosomes est la technique préférée pour produire des vésicules unilamellaires, qui sont petites et de taille uniforme.

Formulation duiosome par ultrasons

Pour formuler les niosomes, il faut préparer une émulsion huile-dans-eau (H/E) à partir d'une solution organique de tensioactif, de cholestérol, et d'une solution aqueuse contenant le composé bioactif, c'est-à-dire le médicament. L'émulsification par ultrasons est la technique la plus efficace pour mélanger des liquides non miscibles tels que l'huile et l'eau. En cisaillant les gouttelettes des deux phases et en les brisant à la taille d'un nanomètre, on obtient une nano-émulsion. Par la suite, le solvant organique est évaporé, ce qui donne des niosomes chargés d'agents thérapeutiques, qui sont dispersés dans la phase aqueuse. Par rapport à l'agitation mécanique, la technique de formulation des niosomes par ultrasons excelle en formant des niosomes de dimension moyenne plus petite et d'indice de polydispersité plus faible dans un processus rapide. L'utilisation de vésicules plus petites est généralement préférable, étant donné qu'elles ont tendance à mieux éviter les mécanismes de clairance du corps que les particules plus grosses, et à rester plus longtemps dans la circulation sanguine. (cf. Bragagni et al. 2014)

Avantages de la préparation duiosome par ultrasons

  • vésicules unilamellaires, petites et uniformes
  • un processus simple et rapide
  • reproductible
  • Réglable avec précision
  • sûr
  • facilement extensible

Protocoles de préparation duiosome ultrasonore

Les niosomes de N-palmitoyl glucosamine (Glu) chargés de doxorubicine, un médicament anticancéreux, ont été préparés en agitant un mélange de NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), de cholestérol (58 mg) et de Solulan C24 (54 mg) dans une solution de doxorubicine (1,5 mg/ml, 2 ml, préparée dans du PBS) à 90°C pendant 1 h, suivi d'une sonication à la sonde pendant 10 min (75% du maximum).
Les vésicules de palmitoyl glycol chitosane (GCP) ont été préparées comme décrit précédemment (11) en sondant le chitosane glycolique (10 mg) et le cholestérol (4 mg) dans une solution de doxorubicine (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

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Méthodes alternatives de préparation duiosome

D'autres méthodes de formulation des niosomes, telles que la technique d'évaporation en phase inverse ou le processus d'absorption des médicaments par gradient de pH transmembranaire, impliquent l'application d'énergie ultrasonique. Ces deux techniques sont principalement utilisées pour formuler des vésicules multilamellaires (MLV). Vous trouverez ci-dessous une brève description des deux techniques et de l'étape de sonication impliquée.

Sonication dans la préparation duiosome par évaporation en phase inverse

Dans la méthode d'évaporation en phase inverse (REV), les composants de la formulation niosomale sont dissous dans un mélange d'éther et de chloroforme et ajoutés à la phase aqueuse, qui contient le médicament. L'émulsification ultrasonique est utilisée pour transformer le mélange en une émulsion de taille fine. Ensuite, la phase organique est évaporée. Les niosomes obtenus lors de l'évaporation du solvant organique sont des vésicules unilamellaires de grande taille.

Processus d'absorption des médicaments par gradient de pH transmembranaire

Pour le gradient de pH transmembranaire (à l'intérieur de l'acide) du processus d'absorption des médicaments (avec chargement à distance), le tensioactif et le cholestérol sont dissous dans le chloroforme. Le solvant est ensuite évaporé sous vide pour obtenir une fine pellicule sur la paroi du ballon à fond rond. Le film est hydraté avec de l'acide citrique 300 mM (pH 4,0) en faisant tourbillonner la suspension. Les vésicules multilamellaires sont congelées et décongelées trois fois, puis sondées à l'aide d'un ultrasonateur à sonde. À cette suspension niosomale, on ajoute une solution aqueuse contenant 10 mg/ml de médicament et on la fait tourbillonner. Le pH de l'échantillon est ensuite porté à 7,0-7,2 avec du phosphate disodique 1M. Ensuite, le mélange est chauffé à 60°C pendant 10 minutes. Cette technique permet d'obtenir des vésicules multilamellaires. (cf. Kazi et al. 2010)

Réduction de la taille desiosomes par ultrasons

Les niosomes ont généralement une taille comprise entre 10 et 1000 nm. Selon la technique de préparation, les niosomes sont souvent de taille relativement importante et ont tendance à former des agrégats. Cependant, la taille spécifique des niosomes est un facteur important lorsqu'il s'agit du type de système de diffusion ciblé. Par exemple, une très petite taille de niosome de l'ordre du nanomètre est plus adaptée à l'administration systémique de médicaments, où le médicament doit être administré à travers les membranes cellulaires pour atteindre le site cellulaire cible, tandis que des niosomes plus grands sont recommandés pour l'administration intramusculaire et intracavitaire de médicaments ou pour des applications ophtalmiques. La réduction de la taille des niosomes par ultrasons est une étape courante de la préparation de niosomes très puissants. Les forces de cisaillement des ultrasons désagrègent et dispersent les niosomes en nano-niosomes mono-dispersés.

Protocole – Réduction de la taille des lipoNiosomes par ultrasons

Naderinezhad et al. (2017) ont formulé des LipoNiosomes biocompatibles (une combinaison de niosome et de liposome) contenant du Tween 60 : cholestérol : DPPC (à 55 : 30 : 15 : 3) avec 3 % de DSPE-mPEG. Pour réduire la taille des LipoNiosomes préparés, après hydratation, ils ont soniqué la suspension pendant 45 min (15 secondes de marche et 10 secondes d'arrêt, amplitude 70% à 100 watts) pour minimiser l'agrégation des particules en utilisant l'homogénéisateur ultrasonique UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Allemagne). Pour la méthode du gradient de pH, les films séchés de CUR, de tensioactifs et de lipides ont été hydratés avec 1300 ml de sulfate d'ammonium (pH 1⁄4 4) à 63 C pendant 47 min. Ensuite, les nanoparticules ont été soniquées sur un bain de glace pour produire de petites vésicules.

Ultrasons pour la préparation des niosomes

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, alimentaire et cosmétique.
La préparation de niosomes, liposomes, nanoparticules lipidiques solides, nanoparticules polymères, complexes de cyclodextrine et autres vecteurs de médicaments nanostructurés de haute qualité sont des procédés dans lesquels les systèmes ultrasoniques de Hielscher excellent en raison de leur grande fiabilité, de leur puissance constante et de leur contrôlabilité précise. Les ultrasonateurs 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.
La robustesse des équipements à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 à usage intensif et dans des environnements exigeants.
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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Littérature / Références



Qu'il faut savoir

Niosomes vs Liposomes

Les liposomes et les niosomes sont des vésicules microscopiques, qui peuvent être chargées de composés bioactifs pour l'administration de médicaments. Les niosomes sont similaires aux liposomes, mais ils diffèrent par la composition de leurs deux couches. Alors que les liposomes ont une bicouche phospholipidique, la bicouche des niosomes est constituée de tensioactifs non ioniques, ce qui entraîne une différence chimique dans les unités structurelles. Cette différence de structure confère aux niosomes une plus grande stabilité chimique, une meilleure capacité de pénétration cutanée et moins d'impuretés.

Les niosomes se différencient par leur taille en trois grands groupes : Les petites vésicules unilamellaires (SUV) ont un diamètre moyen de 10-100 nm, les grandes vésicules unilamellaires (LUV) ont une taille moyenne de 100-3000 nm, et les vésicules multilamellaires (MLV) sont caractérisées par plus d'une bicouche.

"Les niosomes se comportent in vivo comme des liposomes, prolongeant la circulation du médicament piégé et altérant sa distribution dans les organes et sa stabilité métabolique. Comme pour les liposomes, les propriétés des niosomes dépendent de la composition de la bicouche ainsi que de leur méthode de production. Il est rapporté que l'intercalation du cholestérol dans les bicouches diminue le volume de piégeage lors de la formulation, et donc l'efficacité du piégeage". (Kazi et al. 2010)

Les niosomes peuvent être préparés par diverses techniques telles que la technique d'hydratation en couche mince, l'ultrason, la méthode d'évaporation en phase inverse, la méthode de congélation-décongélation, la microfluidisation ou la méthode de réhydratation. En choisissant la forme de préparation appropriée, le tensioactif, la teneur en cholestérol, les additifs de charge de surface et la concentration de la suspension, la composition, la lamellarité, la stabilité et la charge de surface des niosomes peuvent être formulées afin de répondre aux exigences spécifiques des vecteurs de médicaments.
Afin de produire des niosomes hautement biocompatibles avec une très faible cytotoxicité, les agents de surface utilisés dans la préparation des niosomes doivent être biodégradables, biocompatibles et non immunogènes.