નાયોસોમનું અલ્ટ્રાસોનિક ફોર્મ્યુલેશન

નાયોસોમ નેનો કદની પુટિકાઓ છે, જેનો ઉપયોગ દવાઓ (દા.ત. કેન્સરની દવાઓ) અને અન્ય જૈવસક્રિય પદાર્થોના વાહક તરીકે કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન એ દવાની ઊંચી માત્રા ધરાવતા નાના નાયોસોમ તૈયાર કરવાની એક સરળ અને ઝડપી પદ્ધતિ છે.

સક્રિય ઘટકો માટે નેનોવાહક તરીકે નાયોસોમ પુટિકાઓ

નાયોસોમ એ બિનઆયનિક પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ આધારિત પુટિકા છે, જે મોટેભાગે બિનઆયનિક પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ અને સહાયક ઘટક તરીકે કોલેસ્ટેરોલનો સમાવેશ કરીને રચાય છે. લિપોસોમની સરખામણીમાં નાયોસોમ રાસાયણિક વિઘટન અથવા ઓક્સિડેશન સામે વધુ સ્થિર હોય છે અને તેમનો સંગ્રહકાળ લાંબો હોય છે. નાયોસોમ તૈયાર કરવા માટે વપરાતા પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થોને કારણે તેઓ જૈવવિઘટનક્ષમ, જૈવસુસંગત અને રોગપ્રતિકારક પ્રતિભાવ ઉત્પન્ન ન કરનારા હોય છે. નાયોસોમ પરાસરણની દૃષ્ટિએ સક્રિય અને રાસાયણિક રીતે સ્થિર હોય છે તથા લિપોસોમની સરખામણીમાં વધુ લાંબો સંગ્રહકાળ પૂરો પાડે છે. કદ અને સ્તરીયતાના આધારે સોનિકેશન, વિપરીત તબક્કાનું બાષ્પીભવન, પાતળી ફિલ્મનું જલીકરણ અથવા પટલપાર pH પ્રવણતા દ્વારા દવા ગ્રહણ કરવાની પ્રક્રિયા જેવી વિવિધ તૈયારી પદ્ધતિઓ ઉપલબ્ધ છે. નાની અને એકસમાન કદની એકસ્તરીય પુટિકાઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક નાયોસોમ તૈયારી એ પસંદગીની તકનીક છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નાયોસોમ ફોર્મ્યુલેશન

નાયોસોમ તૈયાર કરવા માટે પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ અને કોલેસ્ટેરોલના કાર્બનિક દ્રાવણ તથા જૈવસક્રિય સંયોજન, એટલે કે દવા ધરાવતા જલીય દ્રાવણમાંથી પાણીમાં તેલનું (o/w) ઇમલ્શન તૈયાર કરવું આવશ્યક છે. તેલ અને પાણી જેવા એકબીજામાં ન ભળતા પ્રવાહીઓને મિશ્રિત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન એ શ્રેષ્ઠ તકનીક છે. બંને તબક્કાઓનાં ટીપાં પર કતરણ બળ લાગુ કરીને અને તેમને નેનો કદમાં તોડીને નેનો-ઇમલ્શન મેળવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ કાર્બનિક દ્રાવકનું બાષ્પીભવન કરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે ઉપચારાત્મક પદાર્થોથી ભરેલા નાયોસોમ બને છે, જે જલીય તબક્કામાં વિખેરાયેલા હોય છે. યાંત્રિક હલાવવાની પદ્ધતિની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક નાયોસોમ ફોર્મ્યુલેશન તકનીક ઝડપી પ્રક્રિયામાં નાના સરેરાશ પરિમાણ અને નીચા પોલિડિસ્પર્સિટી સૂચકાંક ધરાવતા નાયોસોમ રચીને ઉત્તમ પરિણામ આપે છે. સામાન્ય રીતે નાની પુટિકાઓનો ઉપયોગ વધુ ઇચ્છનીય છે, કારણ કે તેઓ મોટા કણોની સરખામણીમાં શરીરમાંથી પદાર્થો દૂર કરતી કાર્યપ્રણાલીઓથી વધુ સારી રીતે બચવાનું વલણ ધરાવે છે અને રક્તપ્રવાહમાં વધુ લાંબા સમય સુધી રહે છે. (જુઓ Bragagni et al. 2014)
વધુ સારા નાયોસોમ ફોર્મ્યુલેશન માટે સોનિકેશન વિશે વધુ વાંચો!

અલ્ટ્રાસોનિક નાયોસોમ તૈયારીની કાર્યવિધિઓ

સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને નાયોસોમના ફોર્મ્યુલેશન પર વ્યાપક સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે, તેથી અલ્ટ્રાસોનિક નાયોસોમ ઉત્પાદન માટે વૈજ્ઞાનિક રીતે પ્રમાણિત અસંખ્ય કાર્યવિધિઓ ઉપલબ્ધ છે.
નીચે સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને નાયોસોમ તૈયાર કરવાની અને તેમાં પદાર્થો ભરવાની કેટલીક ફોર્મ્યુલેશન કાર્યવિધિઓની ટૂંકી ઝાંખી આપવામાં આવી છે.

Withania somniferaના અર્કથી ભરેલા નાયોસોમ
Chinembiri et al. (2017)એ ત્વચા પર લગાવવા માટેના નાયોસોમમાં Withania somniferaનો અશુદ્ધ અર્ક સમાવિષ્ટ કરીને ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કર્યું હતું. દ્રાવક ઇન્જેક્શન દ્વારા જૈવસક્રિય સંયોજનોનું સંપુટીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ માટે કાર્બનિક અને જલીય તબક્કાઓને સતત ચુંબકીય રીતે હલાવવામાં આવ્યા હતા અને કાર્બનિક દ્રાવક દૂર થાય ત્યાં સુધી તાપમાન 60°C ± 2°C પર જાળવવામાં આવ્યું હતું. પરિણામી ફોર્મ્યુલેશનને ઠંડું કરવામાં આવ્યું હતું અને Hielscher UP200ST સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને બરફ પર સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. નાયોસોમનું સરેરાશ કદ આશરે 165.9 ± 9.4 હતું અને તેમણે વિથેનોલાઇડ Aને અંદર સમાવી રાખવાની ઊંચી કાર્યક્ષમતા (EE%) દર્શાવી હતી.

ડોક્સોરુબિસિનથી ભરેલા નાયોસોમ
કેન્સર વિરોધી દવા ડોક્સોરુબિસિનથી ભરેલા N-પાલ્મિટોયલ ગ્લુકોસામિન નાયોસોમ (Glu) તૈયાર કરવા માટે NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), કોલેસ્ટેરોલ (58 mg) અને Solulan C24 (54 mg)ના મિશ્રણને ડોક્સોરુબિસિનના દ્રાવણમાં (1.5 mg/ml, 2 ml, PBSમાં તૈયાર કરેલું) 90°C પર 1 h સુધી હલાવવામાં આવ્યું હતું, ત્યારબાદ 10 min સુધી પ્રોબ સોનિકેશન (મહત્તમના 75% પર) કરવામાં આવ્યું હતું.
અગાઉ વર્ણવ્યા મુજબ (11), ડોક્સોરુબિસિનના દ્રાવણમાં (1.5 mg/ml) ગ્લાયકોલ કાઇટોસાન (10 mg) અને કોલેસ્ટેરોલ (4 mg)નું પ્રોબ સોનિકેશન કરીને પાલ્મિટોયલ ગ્લાયકોલ કાઇટોસાન (GCP) પુટિકાઓ તૈયાર કરવામાં આવી હતી. (Dufes et al. 2004)

નાયોસોમ તૈયાર કરવાની વૈકલ્પિક પદ્ધતિઓ

રિવર્સ ફેઝ બાષ્પીભવન તકનીક અથવા પટલપાર pH પ્રવણતા દ્વારા દવા ગ્રહણ પ્રક્રિયા જેવી નાયોસોમ ફોર્મ્યુલેશનની વૈકલ્પિક પદ્ધતિઓમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે. બંને તકનીકોનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે બહુસ્તરીય પુટિકાઓ (MLVs) તૈયાર કરવા માટે થાય છે. નીચે બંને તકનીકો અને તેમાં સામેલ સોનિકેશનના તબક્કાનું સંક્ષિપ્ત વર્ણન આપેલું છે.

રિવર્સ ફેઝ બાષ્પીભવન દ્વારા નાયોસોમની તૈયારીમાં સોનિકેશન

રિવર્સ ફેઝ બાષ્પીભવન (REV) પદ્ધતિમાં, નાયોસોમલ ફોર્મ્યુલેશનના ઘટકોને ઈથર અને ક્લોરોફોર્મના મિશ્રણમાં ઓગાળવામાં આવે છે અને દવા ધરાવતા જલીય પ્રાવસ્થામાં ઉમેરવામાં આવે છે. મિશ્રણને સૂક્ષ્મ ટીપાંવાળા ઇમલ્શનમાં ફેરવવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશનનો ઉપયોગ થાય છે. ત્યારબાદ, કાર્બનિક પ્રાવસ્થાનું બાષ્પીભવન કરવામાં આવે છે. કાર્બનિક દ્રાવકના બાષ્પીભવન દરમિયાન પ્રાપ્ત થતા નાયોસોમ મોટા કદની એકસ્તરીય પુટિકાઓ હોય છે.

પટલપાર pH પ્રવણતા દ્વારા દવા ગ્રહણ પ્રક્રિયા

પટલપાર pH પ્રવણતા (અંદરની બાજુ અમ્લીય) દ્વારા દવા ગ્રહણ પ્રક્રિયા (રિમોટ લોડિંગ સાથે) માટે, પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ અને કોલેસ્ટેરોલને ક્લોરોફોર્મમાં ઓગાળવામાં આવે છે. ત્યારબાદ ગોળ તળિયાવાળા ફ્લાસ્કની દીવાલ પર પાતળી ફિલ્મ મેળવવા માટે શૂન્યાવકાશ હેઠળ દ્રાવકનું બાષ્પીભવન કરવામાં આવે છે. સસ્પેન્શનને વોર્ટેક્સ કરીને 300 mM સાઇટ્રિક એસિડ (pH 4.0) વડે ફિલ્મને જલયોજિત કરવામાં આવે છે. બહુસ્તરીય પુટિકાઓને ત્રણ વખત થીજવવામાં અને પીગળાવવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટર વડે તેમનું સોનિકેશન કરવામાં આવે છે. આ નાયોસોમલ સસ્પેન્શનમાં 10 mg/ml દવા ધરાવતું જલીય દ્રાવણ ઉમેરવામાં આવે છે અને તેને વોર્ટેક્સ કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ 1M ડાઇસોડિયમ ફોસ્ફેટ વડે નમૂનાનો pH વધારીને pH 7.0-7.2 કરવામાં આવે છે. પછી, મિશ્રણને 10 મિનિટ માટે 60°C સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે. આ તકનીકથી બહુસ્તરીય પુટિકાઓ પ્રાપ્ત થાય છે. (જુઓ Kazi et al. 2010)

નાયોસોમના કદમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઘટાડો

નાયોસોમ સામાન્ય રીતે 10nm થી 1000nm સુધીની કદશ્રેણીમાં હોય છે. તૈયારીની તકનીકના આધારે, નાયોસોમ ઘણીવાર પ્રમાણમાં મોટા કદના હોય છે અને સમૂહો બનાવવાનું વલણ ધરાવે છે. જોકે, લક્ષિત પ્રકારની વિતરણ પ્રણાલી માટે નાયોસોમનું ચોક્કસ કદ એક મહત્વનું પરિબળ છે. ઉદાહરણ તરીકે, નેનોમીટર શ્રેણીમાં નાયોસોમનું અત્યંત નાનું કદ સમગ્ર શરીરમાં દવા પહોંચાડવા માટે સૌથી યોગ્ય છે, જેમાં દવાને કોષીય લક્ષ્યસ્થાન સુધી પહોંચવા માટે કોષપટલોમાંથી પસાર થવું જરૂરી હોય છે, જ્યારે સ્નાયુની અંદર અને શરીરની ગુહાઓની અંદર દવા પહોંચાડવા અથવા નેત્રસંબંધિત ઉપયોગો માટે મોટા નાયોસોમની ભલામણ કરવામાં આવે છે. અત્યંત અસરકારક નાયોસોમની તૈયારી દરમિયાન તેમના કદમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઘટાડો કરવો એ એક સામાન્ય તબક્કો છે. અલ્ટ્રાસોનિક શિયર બળો નાયોસોમના ગૂંચવાયેલા સમૂહોને વિખેરીને તેમને સમાન કદના વિખેરાયેલા નેનો-નાયોસોમમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

પ્રોટોકોલ – LipoNiosomesના કદમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઘટાડો

Naderinezhad et al. (2017)એ 3% DSPE-mPEG સાથે Tween 60: કોલેસ્ટેરોલ: DPPC (55 : 30 : 15 : 3 ના પ્રમાણમાં) ધરાવતા જૈવસુસંગત LipoNiosomes (નાયોસોમ અને લિપોસોમનું સંયોજન) તૈયાર કર્યા હતા. તૈયાર કરેલા LipoNiosomesનું કદ ઘટાડવા માટે, જલયોજન પછી તેમણે અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, જર્મની)નો ઉપયોગ કરીને કણોનું એકત્રીકરણ ઓછામાં ઓછું કરવા સસ્પેન્શનનું 45 min સુધી સોનિકેશન કર્યું હતું (15 સેકન્ડ ચાલુ અને 10 સેકન્ડ બંધ, 100 watts પર 70% કંપનવિસ્તાર). pH પ્રવણતા પદ્ધતિ માટે, CUR, પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થો અને લિપિડની સૂકવેલી ફિલ્મોને 1300 mL એમોનિયમ સલ્ફેટ (pH 1⁄4 4) વડે 63 C પર 47 min સુધી જલયોજિત કરવામાં આવી હતી. ત્યારબાદ, નાની પુટિકાઓ બનાવવા માટે બરફના બાથ પર નેનોકણોનું સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું.

નાયોસોમની તૈયારી માટે અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

Hielscher Ultrasonic ફાર્માસ્યુટિકલ, ખાદ્ય અને સૌંદર્યપ્રસાધન ઉદ્યોગો માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સની ડિઝાઇન, ઉત્પાદન, વિતરણ અને સેવા પૂરી પાડવાનો લાંબા સમયનો અનુભવ ધરાવે છે.
ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા નિયોઝોમ્સ, લિપોઝોમ્સ, ઘન લિપિડ નેનોકણો, પોલિમેરિક નેનોકણો, સાયક્લોડેક્સ્ટ્રિન સંકુલો અને અન્ય નેનોસંરચિત ઔષધ વાહકોની તૈયારી એવી પ્રક્રિયાઓ છે, જેમાં Hielscher સોનિકેટર્સ તેમની ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા, સાતત્યપૂર્ણ પાવર આઉટપુટ અને ચોક્કસ નિયંત્રણક્ષમતાને કારણે શ્રેષ્ઠ કામગીરી કરે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ કંપનવિસ્તાર, તાપમાન, દબાણ અને સોનિકેશન ઊર્જા જેવા તમામ પ્રક્રિયા પરિમાણો પર ચોક્કસ નિયંત્રણ રાખવા દે છે. બુદ્ધિશાળી સોફ્ટવેર તમામ સોનિકેશન પરિમાણો (સમય, તારીખ, કંપનવિસ્તાર, ચોખ્ખી ઊર્જા, કુલ ઊર્જા, તાપમાન, દબાણ)ની નોંધ બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડ પર આપમેળે કરે છે.
Hielscher સોનિકેટર્સની મજબૂતાઈ ભારે કાર્યભાર હેઠળ અને પડકારજનક પરિસ્થિતિઓમાં 24/7 કામગીરી શક્ય બનાવે છે.
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે: