• Les nanoémulsions ultrasonores se distinguent en tant que vecteurs médicamenteux grâce à une capacité de solubilisation nettement supérieure à celle des simples solutions micellaires.
• Leur stabilité thermodynamique offre des avantages par rapport aux systèmes instables tels que les émulsions, dispersions et suspensions macroscopiques.
• Les ultrasons Hielscher sont utilisés pour préparer des nanoémulsions avec des gouttelettes de moins de 10 nm. – dans la production industrielle et à petite échelle.

Nanoformulations pharmaceutiques produites par ultrasons de puissance

Comme les effets pharmacologiques sont le plus souvent directement liés aux concentrations plasmatiques, l'absorption et la biodisponibilité des ingrédients pharmaceutiques actifs sont cruciales. La biodisponibilité de substances phytochimiques telles que les cannabinoïdes (CBD, THC, CBG et autres) ou les curcuminoïdes est limitée en raison d'une faible solubilité, d'une faible perméation, d'une faible disponibilité systémique, d'une instabilité, d'un métabolisme de premier passage important ou de la dégradation dans le tractus GI.
Les nanoformulations telles que les nano-émulsions, les liposomes, les micelles, les nanocristaux ou les nanoparticules chargées sont utilisées dans les produits pharmaceutiques et les compléments alimentaires pour améliorer et/ou cibler l'administration des médicaments. Les nano-émulsions sont connues pour être de très bons véhicules permettant d'obtenir une biodisponibilité élevée des ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA) et des composés phytochimiques. En outre, les nanoémulsions peuvent également protéger les IPA, qui peuvent être sensibles à l'hydrolyse et à l'oxydation. Les IPA et les composés phytochimiques (par exemple, les cannabinoïdes, les curcuminoïdes) encapsulés dans des nano-émulsions H/E ont été testés dans divers essais scientifiques et sont bien établis en tant que vecteurs de médicaments avec des taux d'absorption supérieurs.

Nanoémulsification ultrasonique de médicaments administrés par voie orale

La biodisponibilité des flavonoïdes administrés par voie orale ainsi que de nombreux autres ingrédients phénoliques actifs est fortement limitée par une glucuronidation de premier passage étendue. Afin de surmonter les limites d'une biodisponibilité médiocre, des porteurs nanométriques comme les nanoémulsions et les liposomes ont fait l'objet d'évaluations approfondies pour divers médicaments et ont donné d'excellents résultats pour améliorer l'absorption.
Paclitaxel : Les nano-émulsions chargées de paclitaxel (un médicament chimiothérapeutique utilisé dans le traitement du cancer) avaient des gouttelettes d'une taille comprise entre ~90,6 nm (plus petite taille moyenne des particules) et 110 nm.
"Les résultats des études pharmacocinétiques ont indiqué que l'encapsulation du paclitaxel dans des nanoémulsions améliorait considérablement la biodisponibilité orale du paclitaxel. La biodisponibilité orale accrue, mesurée par l'aire sous la courbe (ASC), du paclitaxel dans les nanoémulsions pourrait être attribuée à la solubilisation du médicament dans les gouttelettes d'huile et/ou à la présence de surfactants à l'interface huile/eau. Une meilleure absorption du paclitaxel peut également être attribuée à la protection du médicament contre la dégradation chimique et enzymatique. L'amélioration de la biodisponibilité orale de divers médicaments hydrophobes dans les émulsions de type H/E a été rapportée dans la littérature." [Tiwari 2006, 445]

Des curcuminoïdes : Lu et al. (2017, p.53) rapportent la préparation de curcuminoïdes extraits par ultrasons, qui ont été émulsifiés par ultrasons dans une nanoémulsion. Les curcuminoïdes ont été extraits par sonication dans de l'éthanol. Pour la nano-émulsification, ils ont placé 5 ml d'extrait de curcuminoïdes dans un flacon et ont évaporé l'éthanol sous azote. Ensuite, 0,75 g de lécithine et 1 ml de Tween 80 ont été ajoutés et mélangés de manière homogène, puis 5,3 ml d'eau désionisée ont été ajoutés. Le mélange a été bien agité et sonifié.
La nanoémulsification ultrasonique a permis d'obtenir une nanoémulsion uniforme de curcuminoïdes avec une taille moyenne de particules de 12,1 nanomètres et une forme sphérique, qui a été déterminée par TEM (voir figure ci-dessous).

Fig.. : Distribution granulométrique DLS (A) et image TEM (B) de la dispersion de curcuminoïdes ainsi que distribution granulométrique obtenue directement à partir de l'image TEM (C).
(Image et étude : © Lu et al., 2017)

Les polymères tels que l'acide polylactique-co-glycolique (PLGA) ou le polyéthylène glycol sont souvent utilisés comme composant majeur pour améliorer l'encapsulation et la stabilité et la biodisponibilité orale. Cependant, l'utilisation de polymères est corrélée avec une taille de particules plus grande (souvent >100nm). La nanoémulsion de curcuminoïde préparée par Lu et al. avait une taille considérablement réduite de 12-16 nm. La durée de conservation a également été améliorée grâce à une stabilité élevée de notre nanoémulsion de curcuminoïde sur une période de stockage de 6 mois sur 4℃ et 25℃ comme indiqué par une taille moyenne de particules de 12,4 ± 0,5 nm et 16,7 ± 0,6 nm, respectivement, après stockage prolongé.

Effet des excipients pharmaceutiques et de la nanoémulsification ultrasonique

Dong et al. ont étudié 21 excipients pharmaceutiques et leurs effets sur la biodisponibilité du flavonoïde modèle chrysine. Cinq excipients – à savoir Brij 35, Brij 58, labrasol, oléate de sodium et Tween20 inhibaient significativement la glucuronidation de la chrysine. L'oléate de sodium était le plus puissant inhibiteur de la glucuronidation.

Mebudipine : Khani et al. (2016) rapportent la formulation d'une nanoémulsion chargée de mébudipine contenant de l'oléate d'éthyle, du Tween 80, du Span 80, du polyéthylène glycol 400, de l'éthanol et de l'eau DI, préparée à l'aide d'un ultrasoniseur de type sonde. Ils ont constaté que la taille des particules pour une formulation optimale était de 22,8 ± 4,0 nm, ce qui a entraîné une biodisponibilité relative de la nanoémulsion de mébudipine qui a été multipliée par 2,6 environ. Les résultats des expériences in vivo ont montré que la formulation de la nanoémulsion était capable d'améliorer la biodisponibilité de la mébudipine de manière significative par rapport à la suspension, à la solution soluble dans l'huile et à la solution micellaire.

Nanoémulsion ultrasonique pour l'administration de médicaments dans l'œil

Des nanoémulsions oculaires, par exemple pour l'administration de médicaments ophtalmiques, ont été préparées afin d'obtenir une meilleure disponibilité, une pénétration plus rapide et une efficacité accrue.
Ammar et al (2009) ont formulé du chlorhydrate de dorzolamide en nanoémulsion (plage de taille de 8,4 à 12,8 nm) afin d'obtenir une augmentation des effets dans le traitement du glaucome, une diminution du nombre d'applications par jour et une meilleure observance chez le patient par rapport aux collyres conventionnels. Les nanoémulsions développées ont montré un début rapide d'action du médicament et un effet prolongé ainsi qu'une biodisponibilité accrue du médicament par rapport au produit conventionnel sur le marché.
d'efficacité thérapeutique élevée

Morsi et ses collaborateurs (2014) ont préparé des nanoémulsions chargées d'acétazolamide comme suit : 1 % p/p d'acétazolamide (ACZ) a été soniqué avec un surfactant / co-tensioactif / mélange d'huile jusqu'à dissolution complète du médicament, puis la phase aqueuse contenant 3 % p/p de diméthylsulfoxyde (DMSO) a été ajoutée goutte à goutte pour préparer des nanoémulsions contenant 39 % p/p de phase aqueuse, et pour préparer les nanoémulsions à 59 % d'eau, on utilise une phase aqueuse contenant 20 % de DMSO. Du DMSO a été ajouté afin d'éviter toute précipitation du médicament après l'ajout de la phase aqueuse. Les nano-émulsions ont été préparées avec des gouttelettes d'une taille moyenne de 23,8 à 90,2 nm. Les nanoémulsions préparées avec une teneur en eau plus élevée de 59 % ont montré la plus forte libération du médicament.
L'acétazolamide nano-émulsifié a été formulé avec succès sous forme de nanoémulsion qui a révélé une efficacité thérapeutique élevée dans le traitement du glaucome avec un effet prolongé.

Ultrasons à haute performance pour la nano-émulsification et la nanoencapsulation

Hielscher Ultrasonics propose des systèmes à ultrasons allant de l'homogénéisateur de laboratoire compact à des solutions industrielles clés en main. Pour produire des nanoémulsions de la plus haute qualité pharmaceutique, un processus d'émulsification fiable est crucial. La grande variété de sonotrodes et de cellules d'écoulement Hielscher, ainsi que le Cavitateur Multiphase MPC48 en option, permettent à nos clients de mettre en place les conditions de traitement optimales pour produire des émulsions de taille nanométrique avec une qualité standardisée, fiable et constante. Les ultrasons Hielscher sont équipés d'un logiciel de pointe pour le fonctionnement et le contrôle. – garantir la fiabilité de la production de produits pharmaceutiques normalisés et de compléments de qualité pharmaceutique.
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