ניסוח קולי של נשאי תרופות שומנים ננו-מובנים
נשאי שומנים ננו-מובנים (NLCs) הם צורה מתקדמת של מערכות אספקת תרופות בגודל ננומטרי הכוללות ליבת שומנים ומעטפת מסיסה במים. ל-NLCs יש יציבות גבוהה, הם מגנים על הביו-מולקולות הפעילות מפני פירוק ומציעים שחרור מתמשך של תרופות. אולטרה-סוניקציה היא טכניקה אמינה, יעילה ופשוטה לייצור נשאי שומנים ננו-מובנים טעונים.
הכנה קולית של נשאי שומנים ננו-מובנים
נשאי שומנים ננו-מבניים (NLCs) מכילים שומנים מוצקים, שומנים נוזליים וחומרים פעילי שטח בתווך מימי, מה שמקנה להם מאפייני מסיסות וזמינות ביולוגית טובים. NLCs נמצאים בשימוש נרחב כדי לגבש מערכות נשאות תרופות יציבות עם זמינות ביולוגית גבוהה ושחרור תרופות מושהה. NLCs יש מגוון רחב של יישומים החל דרך הפה לניהול parenteral כולל אקטואלי / transdermal, אופתלמי (ocular), וניהול ריאות.
פיזור קולי ותחליב היא טכניקה אמינה ויעילה להכנת נשאי שומנים ננו-מובנים עמוסים בחומרים פעילים. להכנת NLC קולי יש את היתרון הגדול של לא דורש ממס אורגני, כמויות גדולות של חומרים פעילי שטח או תרכובות תוספת. ניסוח NLC קולי היא שיטה פשוטה יחסית כמו שומנים נמס מתווסף לפתרון של פעילי שטח ולאחר מכן סוני.
פרוטוקולים לדוגמה לנשאי שומנים ננו-מבניים בעלי עומס אולטרה-סאונד
NLCs טעוני Dexamethasone באמצעות Sonication
מערכת NLC אופתלמית פוטנציאלית לא רעילה הוכנה תחת אולטרה-סוניקציה, שהביאה לפיזור גודל צר, יעילות גבוהה של מלכודת Dexamethasone ושיפור החדירה. מערכות NLC הוכנו באולטרסאונד באמצעות Hielscher UP200S ultrasonicator ו Compritol 888 ATO, Miglyol 812N, ו Cremophor RH60 כרכיבים.
השומנים המוצקים, השומנים הנוזליים ופעילי השטח הותכו באמצעות מערבל מגנטי לחימום בטמפרטורה של 85 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, Dexamethasone נוסף לתערובת שומנים מומס והתפזר. המים הטהורים חוממו בטמפרטורה של 85 מעלות צלזיוס ושני השלבים עברו סוניקה (באמפליטודה של 70% למשך 10 דקות) עם Hielscher UP200S הומוגנייזר קולי. מערכת NLC התקררה באמבט קרח.
מכשירי NLC שהוכנו באולטרסאונד מציגים פיזור גודל צר, יעילות גבוהה של מלכודת DXM וחדירה משופרת.
החוקרים ממליצים להשתמש בריכוז פעילי שטח נמוך ובריכוז שומנים נמוך (למשל, 2.5% עבור חומרים פעילי שטח ו-10% עבור שומנים בסך הכל) מכיוון שאז פרמטרי היציבות הקריטיים (ZשדרהZP, PDI) וקיבולת העמסת תרופות (EE%) מתאימים בעוד ריכוז המתחלב יכול להישאר ברמות נמוכות.,
(ראה: Kiss et al. 2019)
NLCs טעוני Retinyl Palmitate באמצעות Sonication
רטינואיד הוא מרכיב נפוץ בטיפולי עור של קמטים. רטינול ורטיניל פלמיטט הן שתי תרכובות מקבוצת הרטינואידים שיש להן יכולת לגרום לעובי האפידרמיס ויעילות כחומר נגד קמטים.
ניסוח NLC הוכן בשיטת ultrasonication. הנוסחה הכילה 7.2% צטיל פלמיטט, 4.8% חומצה אולאית, 10% של טווין 80, 10% גליצרין ו-2% רטיניל פלמיטט. הצעדים הבאים ננקטו כדי לייצר NLCs עתירי רטיניל פלמיטט: תערובת השומנים המותכים מעורבבת עם חומרים פעילי שטח, קו-פעילי שטח, גליצרין ומים שעברו דה-יוניזציה בטמפרטורה של 60-70 מעלות צלזיוס. מערבבים תערובת זו עם מיקסר בעל גזירה גבוהה במהירות 9800 סל"ד למשך 5 דקות. לאחר היווצרות קדם-תחליב, קדם-תחליב זה מופעל מיד באמצעות הומוגנייזר על-קולי מסוג בדיקה למשך 2 דקות. לאחר מכן NLC שהתקבל נשמר בטמפרטורת החדר במשך 24 שעות. התחליב אוחסן בטמפרטורת החדר במשך 24 שעות ונמדד גודל הננו-חלקיקים. נוסחת NLC הראתה גדלי חלקיקים בטווח של 200-300nm. NLC המתקבל הוא בעל מראה צהוב חיוור, גודל כדוריות של 258±15.85 ננומטר, ומדד polydispersity של 0.31±0.09. תמונת TEM למטה מציגה את NLCs המוכנים באולטרה-סאונד עם רטיניל פלמיטט.
(ראה: Pamudji et al. 2015)

UP400STהומוגנייזר על-קולי רב עוצמה של 400 וואט, לייצור נשאי שומנים ננו-מובנים (NLCs).,

מורפולוגיה של NLCs רטיניל פלמיטט בנוסחה אולטרה-סונית: (A) הגדלה של 10000x, (B) הגדלה של 20000x, ו-(C) הגדלה של 40000x
מקור: Pamudji et al. 2016
Zingiber zerumbet-loaded NLCs באמצעות Sonication
נשאי שומנים ננו-מובנים מורכבים מתערובת של שומנים מוצקים, שומנים נוזליים ופעילי שטח. מדובר במערכות מצוינות למתן חומרים ביו-אקטיביים עם מסיסות ירודה במים ולהגדלת זמינותם הביולוגית באופן משמעותי.
הצעדים הבאים ננקטו כדי לגבש NLCs טעונים זינגיבר zerumbet. 1% שומנים מוצקים, כלומר. גליצריל מונוסטארט, ושומנים נוזליים 4%, כלומר שמן קוקוס בתולי, עורבבו והותכו בטמפרטורה של 50 מעלות צלזיוס על מנת לקבל שלב שומנים הומוגני וצלול. לאחר מכן, 1% שמן זינגיבר זרומבט נוסף לשלב השומנים, בעוד הטמפרטורה נשמרה ברציפות 10 מעלות צלזיוס מעל טמפרטורת ההתכה של גליצריל מונוסטארט. להכנת השלב המימי, מים מזוקקים, Tween 80 ולציטין סויה עורבבו יחד ביחס הנכון. התערובת המימית נוספה מיד לתערובת השומנים ליצירת תערובת קדם-תחליב. לאחר מכן הקדם-אמולסיה עבר הומוגניזציה באמצעות הומוגנייזר בעל גזירה גבוהה ב-11,000 סל"ד למשך דקה אחת. לאחר מכן, הקדם-תחליב עבר סוניקציה באמצעות אולטר-סוניקטור מסוג בדיקה באמפליטודות של 50% למשך 20 דקות, לבסוף, פיזור ה-NLC התקרר באמבט מי קרח לטמפרטורת החדר (25±1 מעלות צלזיוס) על מנת להרוות את המתלה באמבט הקר כדי למנוע הצטברות חלקיקים. ה-NLCs אוחסנו בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס.
NLCs טעוני זינגיבר מציגים גודל ננומטרי של 80.47±1.33, אינדקס פיזור יציב של 0.188±2.72 ומטען פוטנציאלי זטה של -38.9±2.11. יעילות האנקפסולציה מראה את היכולת של נשא השומנים לתמצת את שמן הזרומבט של זינגיבר ביותר מ-80% יעילות.
(ראה: Rosli et al. 2015)
NLCs טעונים Valsaratan באמצעות Sonication
Valsaratan הוא חוסם קולטן אנגיוטנסין II המשמש תרופה נגד יתר לחץ דם. ל-Valsartan זמינות ביולוגית נמוכה של כ-23% רק בשל מסיסותו הירודה במים. שימוש בשיטת תחליב המסה קולי איפשר הכנת NLCs טעונים Valsaratan שמציעות זמינות ביולוגית משופרת באופן משמעותי.
בפשטות, תמיסה שומנית של Val עורבבה עם כמות מסוימת של חומר שומנים מותך בטמפרטורה של 10 מעלות צלזיוס מעל נקודת ההתכה השומנית. תמיסת פעילי שטח מימית הוכנה על ידי המסת משקלים מסוימים של Tween 80 ונתרן deoxycholate. תמיסת פעילי השטח חוממה עוד יותר לאותה דרגת טמפרטורה ועורבבה עם תמיסת התרופה השומנית על ידי סוניקציה בדיקה במשך 3 דקות ליצירת תחליב. לאחר מכן, התחליב שנוצר התפזר במים מקוררים על ידי ערבוב מגנטי במשך 10 דקות. ה-NLC שנוצר הופרד על ידי צנטריפוגה. דגימות מהסופרנאטנט נלקחו ונותחו לריכוז Val בשיטת HPLC מאומתת.
לשיטת תחליב המסה קולי יש מספר יתרונות, כולל פשטות עם מינימום מצב מלחיץ ונטול ממיסים אורגניים רעילים. יעילות המלכודת המרבית שהושגה הייתה 75.04%
(ראה: Albekery et al. 2017)
תרכובות פעילות אחרות כגון פקליטקסל, קלוטרימזול, דומפרידון, פוארין ומלוקסיקאם שולבו בהצלחה גם בננו-חלקיקי שומנים מוצקים ובנשאי שומנים ננו-מובנים בטכניקות על-קוליות. (ראה: Bahari and Hamishehkar 2016)
הומוגניזציה קרה קולית
כאשר משתמשים בטכניקת ההומוגניזציה הקרה להכנת נשאי שומנים ננו-מבניים, המולקולות הפעילות פרמקולוגית, כלומר תרופה, מומסות בהמסת השומנים ולאחר מכן מקוררות במהירות באמצעות חנקן נוזלי או קרח יבש. במהלך הקירור, השומנים מתמצקים. מסת השומנים המוצקים היא אז בגודל ננו-חלקיקים טחונים. חלקיקי השומנים מתפזרים בתמיסת פעילי שטח קרים, ויוצרים תרחיף טרום השעיה קר. לבסוף, מתלה זה הוא סוני, לעתים קרובות באמצעות כור תא זרימה קולי, בטמפרטורת החדר.
מאז החומרים מחוממים רק פעם אחת בשלב הראשון, הומוגניזציה קרה קולי משמש בעיקר כדי לנסח תרופות רגישות לחום. מכיוון שמולקולות ביו-אקטיביות רבות ותרכובות פרמצבטיות נוטות להתפרקות חום, הומוגניזציה קרה על-קולית היא יישום נפוץ. יתרון נוסף של טכניקת ההומוגניזציה הקרה הוא הימנעות משלב מימי, המקל על עטיפת מולקולות הידרופיליות, שאחרת היו עלולות להתחלק משלב השומנים הנוזליים לשלב המים במהלך הומוגניזציה חמה.
הומוגניזציה חמה קולית
כאשר סוניקציה משמשת כטכניקת הומוגניזציה חמה, השומנים המותכים והתרכובת הפעילה (כלומר החומר הפעיל מבחינה פרמקולוגית) מתפזרים בסורפקטנט חם תחת ערבוב אינטנסיבי כדי לקבל תחליב מקדים. עבור תהליך הומוגניזציה חם חשוב ששני התמיסות, תרחיף השומנים/תרופות וחומר פעילי השטח יחוממו לאותה טמפרטורה (כ-5-10 מעלות צלזיוס מעל נקודת ההתכה של השומנים המוצקים). בשלב השני, קדם-תחליב מטופל לאחר מכן עם סוניקציה בעלת ביצועים גבוהים תוך שמירה על הטמפרטורה.
אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים עבור נשאי שומנים ננו-מובנים
מערכות קוליות רבות עוצמה של Hielscher Ultrasonics משמשים ברחבי העולם תרופות R&D וייצור לייצור נשאי תרופות ננו באיכות גבוהה כגון ננו-חלקיקי שומנים מוצקים (SLNs), נשאי שומנים ננו-מובנים (NLCs), ננו-תחליבים וננו-קפסולות. כדי לענות על דרישות לקוחותיה, Hielscher מספקת ultrasonicators מן קומפקטי, אך חזק כף יד המעבדה homogeniser ו ultrasonicators העליון bench-top למערכות קוליות תעשייתיות לחלוטין לייצור כמויות גדולות של ניסוחים תרופות. מגוון רחב של סונוטרודים וכורים על-קוליים זמינים כדי להבטיח התקנה אופטימלית לייצור נשאי שומנים ננו-מובנים (NLCs). החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
על מנת לאפשר ללקוחותינו לעמוד בתנאי ייצור נאותים (GMP) ולבסס תהליכים סטנדרטיים, כל האולטרסאונד הדיגיטלי מצויד בתוכנה חכמה להגדרה מדויקת של פרמטר הסוניקציה, בקרת תהליך רציפה והקלטה אוטומטית של כל פרמטרי התהליך החשובים על כרטיס SD מובנה. איכות מוצר גבוהה תלויה בבקרת תהליכים ובתקני עיבוד גבוהים ברציפות. Hielscher ultrasonicators לעזור לך לפקח ולתקנן את התהליך שלך!
Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:
נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
---|---|---|
1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה | UP100H |
10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה | UP200Ht, UP400ST |
00.1 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
צרו קשר! / שאל אותנו!
ספרות / מקורות
- Eszter L. Kiss, Szilvia Berkó, Attila Gácsi, Anita Kovács, Gábor Katona, Judit Soós, Erzsébet Csányi, Ilona Gróf, András Harazin, Mária A. Deli, Mária Budai-Szűcs (2019): Design and Optimization of Nanostructured Lipid Carrier Containing Dexamethasone for Ophthalmic Use. Pharmaceutics. 2019 Dec; 11(12): 679.
- Iti Chauhan , Mohd Yasir, Madhu Verma, Alok Pratap Singh (2020): Nanostructured Lipid Carriers: A Groundbreaking Approach for Transdermal Drug Delivery. Adv Pharm Bull, 2020, 10(2), 150-165.
- Pamudji J. S., Mauludin R, Indriani N. (2015): Development of Nanostructure Lipid Carrier Formulation Containing of Retinyl Palmitate. Int J Pharm Pharm Sci, Vol 8, Issue 2, 256-26.
- Akanksha Garud, Deepti Singh, Navneet Garud (2012): Solid Lipid Nanoparticles (SLN): Method, Characterization and Applications. International Current Pharmaceutical Journal 2012, 1(11): 384-393.
- Rosli N. A., Hasham R., Abdul Azizc A., Aziz R. (2015): Formulation and characterization of nanostructured lipid carrier encapsulated Zingiber zerumbet oil using ultrasonication. Journal of Advanced Research in Applied Mechanics Vol. 11, No. 1, 2015. 16-23.
- Albekery M. A., Alharbi K. T. , Alarifi S., Ahmad D., Omer M. E, Massadeh S., Yassin A. E. (2017): Optimization of a nanostructured Lipid Carrier System for Enhancing the Biopharmaceutical Properties of Valsaratan. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures Vol. 12, No. 2, April – June 2017. 381-389.
- Leila Azhar Shekoufeh Bahari; Hamed Hamishehkar (2016): The Impact of Variables on Particle Size of Solid Lipid Nanoparticles and Nanostructured Lipid Carriers; A Comparative Literature Review. Advanced Pharmaceutical Bulletin 6(2), 2016. 143-151.
עובדות שכדאי לדעת
נשאי תרופות מתקדמים בגודל ננו
ננו-תחליבים, ליפוזומים, ניוזומים, ננו-חלקיקים פולימריים, ננו-חלקיקי שומנים מוצקים וננו-חלקיקי שומנים ננו-מובנים משמשים כמערכות מתקדמות להעברת תרופות לשיפור הזמינות הביולוגית, הפחתת ציטוטוקסיות והשגת שחרור תרופות מתמשך.
המונח ננו-חלקיקים מבוססי שומנים מוצקים (SLBNs) כולל את שני הסוגים של נשאי תרופות בגודל ננומטרי, ננו-חלקיקי שומנים מוצקים (SLNs) ונשאי שומנים ננו-מובנים (NLCs). SLNs ו- NLCs נבדלים על ידי הרכב מטריצת חלקיקים מוצקים:
ננו-חלקיקי שומנים מוצקים (SLNs)ידועים גם בשם ליפוספירות או ננו-ספירות שומנים מוצקים, הם חלקיקים תת-מיקרוניים בגודל ממוצע בין 50 ל -100 ננומטר., SLN עשויים מליפידים שנשארים מוצקים בטמפרטורת החדר והגוף. השומנים המוצקים משמשים כחומר מטריצה, שבו תרופות עטופות. שומנים להכנת SLN ניתן לבחור מתוך מגוון של שומנים, כולל מונו, די, או טריגליצרידים; תערובות גליצרידים; וחומצות שומנים. לאחר מכן מטריצת השומנים מיוצבת על ידי חומרים פעילי שטח תואמים ביולוגית.
נשאי שומנים ננו-מובנים (NLCs) הם ננו-חלקיקים מבוססי שומנים העשויים ממטריצת שומנים מוצקה, המשולבת עם שומנים נוזליים או שמן. השומנים המוצקים מספקים מטריצה יציבה, אשר משתקת את המולקולות הביו-אקטיביות, כלומר תרופה, ומונעת מהחלקיקים להצטבר. טיפות השומנים הנוזליים או השמן בתוך מטריצת השומנים המוצקים משפרות את יכולת טעינת התרופות של החלקיקים.