Hielscher Ultrasound Technology

Ultrasone Behanneling fan Nanoparticles foar Pharmaceuticals

Echografie is in ynnovative technology dy't brûkt wurdt mei súkses foar sonochemical synteze, deagglomeraasje, dispersion, Emulgieren, Functionalization en aktivearring fan dieltsjes. Benammen yn nanotechnology, de ultrasonication is in essinsjeel technyk foar de synteze en ferwurkjen doelen fan nano-size materialen. Sûnt nanotechnology opdien hat dit treflik wittenskiplike belangstelling, nano-sized dieltsjes wurde benut yn in bûtengewoan soad wittenskiplike en yndustriële fjilden. De Pharnew tûke hat ûntdutsen de hege potinsjes fan dizze fleksibele en fariabele materiaal, te. Dus, nanoparticles wurde belutsen yn ferskate funksjonele tapassings yn de farmaseutyske yndustry, dy binne ûnder oare:

  • drug levering (carrier)
  • Diagnostic produkten
  • produkt packaging
  • biomarker ûntdekking

Nanomaterials yn Pharmaceuticals

Benammen de drugsferliening fia nanopartikelen is al in bewearde metoade foar it leven fan aktive aginten dy't foar mûnling of ynjeksje dien wurde. (Bawa 2008) Nano-formulearre drugs kinne dosearre wurde en levere folle effisjinter as nije techniken iepen folslein romtlike manieren iepenje foar medyske behannelingen. Dizze heech potenske technology soarget foar it ferjaan fan medisinen, heul, of oare aktive stoffen nei spesifike sellen, dus heulende sellen. Troch dizze direkte drugferliening wurde sûne sellen ûntrouwe troch drugs-effekten. Ien fjild, yn dat nano-formulearre medisinen al har belangrike resultaten sjen litte is de kanker-therapy. Yn 'e kanketriary is it grutte foardiel fan nano-sized substanzen dy't hege doses fan drugsmoleculaten direkt oan' e tumorzellen levere wurde kinne foar maksimale effekten by minimearing side-effekten nei oare organen. (Liu et al.2008) Dit foardielt resultaat yn 'e nano-grutte troch dat de dieltsjes kinne binne om sânwâlen en membranen te passen en de aktive medisinen fan' e drugs direkt by de doelstellige sellen te freegjen.

processing Nanomaterials

As nanomaterials wurde omskreaun as dieltsjes mei in diminsje minder as 100nm dit betsjut dat de produksje en it ferwurkjen fan dizze stoffen easkje hegere ynspannings.
Om foarmje en te ferwurkjen nanoparticles, agglomerates moatte wurde brutsen en Safety krêften moatte oerwûn. Ultrasjonele kavitation is in bekende technology te deagglomerate en verspreid nanomaterials. It ferskaat fan nanomaterials en formulieren iepenet mannichfâldich feroarings foar farmaseutyske ûndersyk. carbon nanotubes (CNTs) hawwe in grut ynterieur dat in mear drugsmolekulen ynkapeleare kinne, en hawwe ûnderskate ynderlike en eksterne plakken foar funksjealisearring. (Hilder et al., 2008) Dêrtroch kinne CNT's ferskate molekulen trape lykas aktive aginten, DNA, protten, peptiden, liganden en soarten. CNT's binne erkend as de wichtichste nanomaterialen en hawwe de status fan ien fan 'e meast aktive fjilden fan' e nano-nijs en nanotechnology krigen. De MWCNT is gearstald út 2-30 konsintrektyske grafyske lagen, de diameters dy't rinne fan 10 oant 50 nm en lingje mear as 10 μm. Oan 'e oare kant is SWCNT in soad dûnker, mei diameter dy rint fan 1,0 oant 1,4 nm. (Srinivasan 2008) Nano-artikelen en nanotubes kinne sellen ynskriuwe en kinne se folslein opnimme. Benammen funksjonalisearre Carbon Nanotubes (f-CNTs) binne bekend om de rolvigens te ferbetterjen en in effisjint tumor-doel te meitsjen. Dêrtroch wurde f-CNT's, SWNT's en MWNTs bewarre dat se cytotoxyske (= toxikaal foar sellen) wurde en feroaring fan de funksje fan ymmunosysteem. Bygelyks, Single-walled koalstof nanotubes (SWCNTs) fan hege suverheid kin produsearre op sonochemical manier: High-suverens SWCNTs kinne krigen wurde yn in floeiber oplossing troch sonicating silika poeder foar 20 min. by keamertemperatuer en ambient druk. (Srinivasan 2005)

Sonochemically ree single-walled koalstof nanotubes (SWNTs / SWCNTs)

Fig.1: Sonochemical produksje fan SWCNTs. Silica poeier yn in oplossing fan seen-xylene mingsel is sonicated foar 20 min. by keamertemperatuer en ûnder ambient druk. Sonication produsearret hege-suverens SWCNTS op it oerflak fan de silika poeier. (Jeong et al. 2004)

Funksjonalisearre Carbon nanotubes (f-CNTs) kin ek fungearje as faksin Delivery systemen. De basis konsept is te keppeljen de antigen oan koalstof nanotubes mei behâld fan syn lichemsbou, dêrmei, inducing antibody antwurd mei de rjochter spesifisiteit.
Keramyske nanoparticles, i.e. ûntliend Silica, Titania of alumina, feature in poreuze dieltsje oerflak dat makket se in ideaal drug ferfierder.

Ultrasone Synthesis en delslach fan Nanoparticles

Nanoparticles kinne wurde oanmakke bottom-up troch synteze of delslach. Sonochemistry is ien fan de ierste techniken brûkt ta te rieden nanosize ferbiningen. Suslick yn syn orizjinele wurk, sonicated Fe (CO) 5 itsij as in kreaze floeiber of yn in deaclin oplossing en krige 10-20nm grutte amorphous izeren nanoparticles. Algemien, in supersaturated mingsel begjint it foarmjen fan fêste dieltsjes út fan in sterk konsintrearre materiaal. Ultrasonication ferbettert de mjuks fan foar-cursors en fergruttet de massa-oerdracht op de dieltsje oerflak. Dat liedt ta lytsere dieltsje grutte en heger uniformiteit.

Ultrasone homogenizers tastean by in effektyf dispersing, deagglomeration en mfunctionalization fan nano materialen.

Pic. 1: Hielscher syn lab apparaat UP50H foar de sonication fan lytse dielen, bgl dispersing MWNTs.

Ultrasone Functionalization of Nanoparticles

Om nanoparticles mei spesifike skaaimerken en funksjes te krijen, moat it oerflak fan de dieltsjes feroare wurde. Ferskate nanosystemen lykas polymere nanopartilen, liposomen, dendrimers, koalinatotubes, kwantumpunten ensfh. Kinne súksesfol funksjonaliseard wurde foar effisjint brûken yn 'e pharmazeutika.
Om te functionalize it folsleine oerflak fan elk yndividu dieltsje, in goede dispersion metoade is fereaske. Wannear't ferspraat, dieltsjes wurde meastal omjûn troch in begrinzing laach fan molekulen oanlutsen ta de dieltsje oerflak. Om foar nije funksjonele groepen te krijen ta it dieltsje oerflak, dizze grins laach moat wurde opbrutsen of fuortsmiten. De floeistof jets fuortkomme út ultrasone cavitation kin berikke faasjes oant 1000km / hr. Dizze stress helpt te oerwinnen it oanlûken fan krêften en draacht de funksjonele molekulen ta it dieltsje oerflak. Yn sonochemistry, dizze effekt wurdt brûkt om ferbetterjen fan de útfiering fan ferspraat katalysator fungearje.

Praktyske Foarbyld:

Ultrasone funksjonalisaasje fan SWCNT's troch PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) joech derop dat de fersprieding fan single-walled carbonate nanotubes (SWNTs) troch ultrasonication mei phospholipid-polyethylene glycol (PL-PEG) fragminten, wylst it ynterfiere mei syn fermogen om gjin spesifike optocht te meitsjen troch sellen. Doch ûnfragmentearre PL-PEG fördert in spesifike selleare opslach fan doelgroep SWNTs nei twa ferskate klassen fan receptors útdrukt troch kankerzellen. Ultrasonyske behanneling yn 'e oanwêzigens fan PL-PEG is in mienskiplike metoade dy't brûkt wurdt om kanaal fanotubes te ûntwetterjen of te funksjonalisearjen en de yntegriteit fan PEG is belangryk foar it befoarderjen fan spesifike sellearige opslach fan ligand-funksjonalisearre nanotubes. Om't fragmintaasje in wierskynlike konsekwinsje fan ultrasonication is, wurdt in technyk brûkt om SWNT's te fersprieden, dit kin in soarch foar bepaalde applikaasjes lykas drugsferliening.

Ultrasone dispersing apparatuer lykas de ultrasonicator UP400S binne de perfekte ark te disperse en Fragmente SWCNTs om ta te rieden farmaseutyske stoffen.

Fig. 2: Ultrasone dispersion fan SWCNTs mei PL-peg (Zeineldin et al. 2009)

Ultrasone Liposome Formaasje

In oar súksesfol applikaasje fan ultrasound is de tarieding fan liposomen en nano-liposomen. Liposome-basearre drugs- en genjingsliefertsystemen spylje in wichtige rol yn mannichfâldige therapies, mar ek yn kosmetika en iten. Liposomen binne goede drager, lykas wetterlûseljende aktive aginten kinne yn 'e wiposome' wittenskiplik sintrum pleatst wurde, of, as it fermogen fatselber is, yn 'e lipide lagen. Liposomen kinne foarmje troch it brûken fan ultrasanen. De basis materiaal foar liposomefoarperaasje binne amphilyske molekulen dy't ôfstiene of basearre binne op biologyske membrante lipiden. Foar de formaasje fan lytse unilamellare benzinen (SUV) wurdt de lipide-dispersion sûnder dúdlik opnommen – bgl mei de handheld ultrasone apparaat UP50H (50W, 30kHz), de VialTweeter of de ultrasone reactor UTR200 – yn in iis bad. De doer fan sa'n ultrasone behanneling duorret ca.. 5 - 15 minuten. In oare metoade te produsearjen lytse unilamellar vesicles is de sonication fan de multy-lamellar vesicles liposomes.
Dinu-Pirvu et al. (2010) berjochtet it heljen fan transferosomes troch sonicating MLVs by keamertemperatuer.
Hielscher Ultrasonics biedt ferskate ultrasone apparaten, sonotrodes en accessoires om te foldwaan oan de eask fan alle soarten fan prosessen.

Ultrasone encapsulation fan aginten yn liposomes

Liposomes wurket as dragers foar aktive aginten. Echografie is in effektyf middel ta te rieden en foarmje de liposomes foar it entrapment fan aktive aginten. Foardat encapsulation, de liposomes meastentiids te foarmjen klusters fanwege it oerflak lading-charge ynteraksje fan phospholipid polar koppen (Míckova et al. 2008), fierder se moatte iepene wurde. By wize fan foarbyld, Zhu et al. (2003) beskriuwe it encapsulation fan biotin poeier yn liposomes troch ultrasonication. As de biotin poeder waard tafoege yn de Blatter vering oplossing, de oplossing is sonicated foar ca.. 1 oere. Nei dizze behanneling, biotin waard entrapped yn de liposomes.

Liposomale emulsjes

Om fersterkjen de nurturing effekt fan hydraterende of anti-fergrizing cremes, Lotions, gels en oare cosmeceutical formulearrings, emulsifier wurde tafoege oan de liposomal dispersions te stabilisearjen hegere bedraggen fan lipids. Mar ûndersiken hie sjen litten dat de kapasiteit fan liposomes wurdt algemien beheind. Mei de tafoeging fan emulsifiers, dit effekt sil ferskine earder en de ekstra emulsifiers feroarsaakje in ferswakking op de kearing affinity fan phosphatidylcholine. Nanoparticles – gearstald út phosphatidylcholine en lipids - binne de antwurd op dit probleem. Dy nanoparticles wurde foarme troch in oalje droplet dat wurdt dekt troch in monolaach fan phosphatidylcholine. It brûken fan nanoparticles kinne formulearringen dy't by steat om te fangen mear lipids en bliuwe stabyl, sadat ekstra emulsifiers binne net nedich.
Ultrasonication is in bewearde metoade foar de produksje fan nanoemulsions en nanodispersjes. Hegere yntinsive ultraslach leveret de krêft nedich om in floeibere faze (dispersearre faze) yn lytse drippen yn in twadde faze (kontinu faze) te fersprieden. Yn 'e fersieringsône feroarsake kavitaasjebluchten intensjonele stokwellen yn' e omlizzende floeistân en bringe it ûntstean fan floeibere jets fan hege floeiende snelheid. Om de nijfoarme ferdielen fan 'e dispersere faze tsjin' e koaleszinsje te stabilisearjen, wurde emulgatoren (oerflak aktive substanzen, objekttakten) en stabilisers tafoege oan de emulsion. As koaleszinsje fan 'e drippen nei ynstânsje beynfloedet de definitive treddelgrutte-distribúsje, wurde effisjint stabilisearjende emulgators brûkt om de definitive treddegrutte-distribúsje op in nivo te hâlden dat lykweardiger is foar de ferdieling fuortendaliks nei de ûnderbrekking fan de droplet yn de ultrasonic dispersing zone.

Liposomal Dispersions

Liposomal dispersions, dy't basearre binne op unsaturated phosphatidylchlorine, gebrek yn stabiliteit tsjin oksidaasje. De stabilisaasje fan de dispersion kin berikt wurde troch antioxidants, sa as troch in kompleks fan fitamine C en E.
Ortan et al. (2002) berikt yn harren stúdzje oangeande de ultrasone tarieding fan anethum graveolens essinsjeel oalje yn liposomes goede resultaten. Nei sonication, de diminsje fan liposomes wiene tusken 70-150 nm, en foar MLV tusken 230-475 nm; dizze wearden wiene sawat konstante ek nei 2 moanne, mar inceased nei 12 moanne, benammen yn SUV dispersion (sjoch histograms hjirûnder). De stabiliteit mjitting, oangeande essinsjeel oalje ferlies en grutte fersprieding, ek bliken dat liposomal dispersions hellen de ynhâld fan flechtich oalje. Dat suggerearret dat it entrapment fan de wêzentlike oalje yn liposomes wreide de oalje stabiliteit.

Ultrasonically taret multi-lamellar vesicles (MLV) en ien uni-lamellar vesicles (SUV) lit in goede stabiliteit oangeande de essinsjele oalje ferlies en it dieltsje grutte ferdieling.

Fig. 3: Ortan et al. (2009): stabiliteit fan MLV en SUV dispersions nei 1 jier. Liposomal formulearringen waarden opslein op 4 ± 1 ºC.

Klik hjir om mear ynformaasje oer de ultrasone liposome tarieding!

ultrasone Effects

Njonken de ultrasonike produksje fan nanoparticles is de ferwurking fan dizze stoffen in breed fjild foar applikaasjes fan ultrasonication. De agglomeraten moatte ôfbrutsen wurde, de dieltsjes moatte ferbean wurde en / of ferspriedele wurde, de oerflakken moatte aktivearre of funksjonalisearre wurde, en hano-druppels moatte emulgele wurde. Foar allegear dizze ferwurkingsstappen is de ultraschop in bewearde wêzentlike metoade. Hoare-krêftige ultraschall makket yntinsive effekten. By it oankommen fan flakten op hege yntinsjes, liede de lûdwellen dy't yn 'e floeiende media útbreide, resultaat fan ôfwikende hege druk (kompresje) en leechdruk (seldsumens) cycles, mei tariven ôfhinklik fan de frekwinsje. Yn 'e leechdrompelzyklus ûntstiet heul intensiteit fan ultrasonic-wellen lytse fakmuorre-bollen of ferdûsen yn' e floeistof. Wannear't de bollen in fermiel krije wêr't se net enerzjy opnimme kinne, falle se geweldich yn 'e hege druk. Dit ferskynsel wurdt neamd cavitation.
De Einfall fan it cavitation bubbels resultaten yn mikro-turbulences en mikro-jets fan maksimaal 1000km / hr. Grutte dieltsjes binne ûnderwerp te Undergroun eroazje (fia cavitation delfal yn de omlizzende floeibere) of dieltsje grutte reduction (fanwege fission troch inter-dieltsje botsing of it ynstoarten fan cavitation bubbels foarme op it oerflak). Dat liedt ta skerp fersnelling fan caprice, massa-oerdracht prosessen en fêste faze reaksjes fanwege crystallite grutte en struktuer wikseling. (Suslick 1998)

Ultrasone Processing Equipment

Hielscher is de top leveransier fan hege kwaliteit en hege prestaasjes ultrasone Prozessoren foar lab en yndustriële tapassing. Apparaten yn it berik fan 50 watts oant 16.000 watts tastean om te finen it rjocht ultrasone processor foar alle volume en alle proses. Troch harren hege prestaasje, betrouberheid, robustness en maklik wurking, it ultrasone behanneling is in essinsjeel technyk foar de tarieding en it ferwurkjen fan nanomaterials. Útrist mei PIK (clean-in-plak) en SIP (sterilize-in-plak), Hielscher syn ultrasone apparaten garandearje feilich en effisjint produksje neffens farmaseutyske noarmen. Alle spesifike ultrasone prosessen kin maklik hifke yn lab of bank-top skaal. De útkomsten fan dizze besikingen binne hielendal reprodusearber, sadat de neikommende skaal-up is karel en kin maklik makke sûnder ekstra ynspannings oangeande it proses optimalisearjen.

Sono-synteze kin útfierd wurde as in part of as kontinulearre proses.

Pic. 2: Ultrasone flow sel reactor tastean foar trochgeande ferwurkjen.

Literatuer / Referinsjes

  • Bawa, Raj (2008): Nanopartikel basearre terapeutika yn minsken: In enkête. Yn: Nanotechnology Law & Bedriuw, Simmer 2008.
  • Dinu-Pirvu, Cristina; Hlevca, Cristina; Ortan, Alina; Prisada, Razvan (2010): Elastische vesicles as drugs dragers al de hûd. Yn: RRB_TEAM Vol.58, 2/2010. Boekarest.
  • Hilder, Synnve A .; Heuvel, James M. (2008): Encapsulation fan it anticancer drug cisplatin yn nanotubes. ICONN 2008. http://ro.uow.edu.au/infopapers/704
  • Jeong, Soo-Hwan; Ko, Ju-Hye; Park, Jing-Bong; Park, Wanjun (2004): In Sonochemical Rûte nei single-walled Carbon nanotubes ûnder Ambient Betingsten. Yn: Journal of American Chemical Society 126/2004; pp. 15982-15983.
  • Ko, Weon Bae; Park, Byoung Eun; Lee, Jonge Min; Hwang, Sung Ho (2009): Synteze fan fullerene [C60] -gold nanopartikels mei gebrûk fan net-ionyske surfactantspolysorbate 80 en brij 97. Yn: Journal of Ceramic Processing Research Vol. 10, 1/2009; s. 6-10.
  • Liu, Zhuang; Chen, Kai; Davis, Corrine; Sherlock, Sarah; Cao, Qizhen; Chen Xiaoyuan; Dai, Hongjie (2008): Drug levering mei koalstof nanotubes foar in vivo kankerbehanneling. Yn: Cancer Research 68; 2008.
  • Mícková, A .; Tománková, K .; Kolárová, H .; Bajgar, R .; Kolár, P .; Sunka, P .; Plencner, M .; Jakubová, R .; Benes, J.; Kolácná, L .; Plánka, A .; Amler, E. (2008): Ultrasonic Shock-Wave as kontrôleminmysisme foar in liposome-drug-leveransystem foar mooglik gebrûk yn gerolf ynsteld yn dieren mei Iatrogenic Articular Cartilage Defekten. Yn: Acta Veterianaria Brunensis Vol. 77, 2008; pp. 285-280.
  • Nahar, M .; Dutta, T .; Murugesan, S .; Asthana, A .; Mishra, D .; Rajkumar, V .; Tare, M .; Saraf, S .; Jain, N. K. (2006): Tapasbere polymeric nanoparticles: in effisjinte en ûnthjit ynstrumint foar aktyf oplevering fan bioactives. Yn: Critical Resinsjes in Therapeutische Drug Carrier Systemen, Vol. 23, 4/2006; pp. 259-318.
  • Ortan, Alina; Campeanu, Gh .; Dinu-Pirvu, Cristina; Popescu, Lidia (2009): Studies oangeande it entrapment fan anethum graveolens essinsjeel oalje yn liposomes. Yn: Poumanian Biotechnological Letters Vol. 14, 3/2009; pp. 4411-4417.
  • Srinivasan, C. (2008): Carbon nanotubes yn kanker terapy. Yn: Aktuele Science, Vol.93, no.3, 2008.
  • Srinivasan, C. (2005) In 'sound' metoade foar synteze fan single-walled koalstof nanotubes ûnder ambient omstannichheden. Yn: Aktuele Science, Vol.88, No.1, 2005. pp. 12-13.
  • Suslick, Kenneth S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedie Gemyske Technology; 4de Ed. J. Wiley & Soannen: New York, Vol. 26, 1998. pp. 517-541.
  • Zeineldin, Reema; Al-Haik, Marwan; Hudson, Laurie G. (2009): Rol fan polyetyleen glycol Yntegriteit yn Spesifike receptor doelgebied fan Carbon nanotubes nei kankersellen. Yn: Nano Letters 9/2009; pp. 751-757.
  • Zhu, Hai Feng; Li, jun Bai (2003): Erkenning fan Biotin-funksjonalisearre Liposomes. Yn: Sineesk Chemicals Letters Vol. 14, 8/2003; pp. 832-835.

Kontaktje ús / freegje foar mear ynformaasje

Sprek mei ús oer jo ferwurkingswinsken. Wy sille de meast gaadlike opset- en ferwurkingsparameters oan jo projekt oanbean.





Besykje ús Privacy Policy.