ניסוח קולי של Niosomes
שלפוחיות ניוזום כננו-נשא לחומרים פעילים
ניוזום הוא שלפוחית לא יונית על בסיס פעילי שטח, הנוצרת בעיקר על ידי חומרים פעילי שטח לא יוניים ושילוב כולסטרול כמעורר. ניוזומים יציבים יותר נגד פירוק כימי או חמצון ויש להם זמן אחסון ארוך בהשוואה לליפוזומים. בשל החומרים פעילי השטח המשמשים להכנת ניוזומים, הם מתכלים, תואמים ביולוגית ולא אימונוגניים. ניוזומים הם פעילים אוסמוטית, יציבים כימית ומציעים זמן אחסון ארוך יותר בהשוואה לליפוזומים. בהתאם לגודל ולמלריות, קיימות שיטות הכנה שונות כגון סוניקציה, אידוי פאזה הפוכה, הידרציה של סרט דק או תהליך ספיגת תרופות הדרגתי pH טרנס-ממברנה. הכנת ניוזום קולי היא הטכניקה המועדפת לייצור שלפוחיות unilamellar, שהן קטנות ואחידות בגודלן.
ניסוח ניוזום קולי
כדי לייצר ניוזומים, יש להכין תחליב שמן במים (o/w) מתמיסה אורגנית של חומרים פעילי שטח, כולסטרול ותמיסה מימית המכילה את התרכובת הביו-אקטיבית, כלומר התרופה. תחליב קולי הוא טכניקה מעולה לערבוב נוזלים בלתי ניתנים לערבוב כגון שמן ומים. על ידי גזירת הטיפות של שני השלבים ושבירתן לגודל ננומטרי, מתקבל ננו-תחליב. לאחר מכן, הממס האורגני מתאדה, וכתוצאה מכך ניוזומים עמוסים בחומרים טיפוליים, אשר מתפזרים בשלב המימי. בהשוואה לערבוב מכני, טכניקת ניסוח הניוזום העל-קולי מצטיינת ביצירת ניוזומים בעלי ממד ממוצע קטן יותר ומדד פיזור נמוך יותר בתהליך מהיר. השימוש בשלפוחיות קטנות עדיף בדרך כלל, בהתחשב בכך שהן נוטות להימנע ממנגנוני פינוי הגוף טוב יותר מחלקיקים גדולים יותר, ונשארות זמן רב יותר בזרם הדם. (ראה: Bragagni et al. 2014)
- שלפוחיות חד-לאומיות, קטנות ואחידות
- תהליך פשוט ומהיר
- ניתן לשחזור
- ניתן לשליטה מדויקת
- כספת
- ניתן להרחבה בקלות
פרוטוקולי הכנה ניוזום אולטראסוניים
ניסוח ניוזום באמצעות סוניקציה נחקר בהרחבה, כך שפרוטוקולים מאומתים מדעית רבים לייצור ניוזום על-קולי זמינים.
להלן, תוכל למצוא סקירה קצרה על כמה פרוטוקולי ניסוח המכינים וטוענים ניוזומים באמצעות סוניקציה.
ניוזומים עמוסים בתמציות Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) ניסחו תמצית גולמית Withania somnifera לתוך niosomes המיועד לשימוש מקומי. התרכובות הביו-אקטיביות נעטפו באמצעות הזרקת ממס. לכן, הפאזה האורגנית והמימית עורבבו באופן מגנטי ברציפות, והטמפרטורה נשמרה על 60°C ±-2°C עד שהממס האורגני סולק. הנוסחה שהתקבלה התקררה וסוניקה על קרח באמצעות הסוניקטור UP200ST Hielscher. הניוזומים היו בעלי גדלים ממוצעים של כ-165.9 ±-9.4 והראו יעילות לכידה גבוהה (EE%) של ויתנוליד A.
ניוזומים עמוסי דוקסורוביצין
N-palmitoyl glucosamine niosomes (Glu) עמוס בדוקסורוביצין, תרופה נגד סרטן, הוכנו על ידי ניעור תערובת של NPG (16 מ"ג), Span 60 (65 מ"ג), כולסטרול (58 מ"ג) ו-Solulan C24 (54 מ"ג) בתמיסת דוקסורוביצין (1.5 מ"ג/מ"ל, 2 מ"ל, מוכן ב-PBS) ב-90°C למשך שעה אחת, ולאחר מכן סוניקציית בדיקה למשך 10 דקות (75% מהמקסימום).
שלפוחיות Palmitoyl glycol chitosan (GCP) הוכנו כמתואר קודם לכן (11) על ידי בדיקה סוניקציה glycol chitosan (10 מ"ג) וכולסטרול (4 מ"ג) בתמיסת doxorubicin (1.5 מ"ג / מ"ל). (Dufes et al. 2004)
UP400ST – מכשיר קולי 400W לניסוח ננו-נשאים כגון ניוזומים
שיטות הכנה ניוזום חלופיות
שיטות ניסוח ניוזום חלופיות כגון טכניקת אידוי שלב הפוך או תהליך ספיגת תרופות pH הדרגתי trans-membrane כרוכות ביישום של אנרגיה קולית. שתי הטכניקות משמשות בעיקר לניסוח שלפוחיות מולטי-למלריות (MLV). להלן תיאור קצר של שתי הטכניקות ושלב הסוניקציה המעורב.
סוניקציה בהכנת ניוזום באמצעות אידוי פאזה הפוכה
בשיטת אידוי הפאזה ההפוכה (REV), מרכיבי הניסוח הניאוזומלי מומסים בתערובת של אתר וכלורופורם ומתווספים לשלב המימי, המכיל את התרופה. תחליב קולי משמש כדי להפוך את התערובת לתוך תחליב בגודל דק. לאחר מכן, השלב האורגני מתאדה. niosome המתקבל במהלך אידוי של ממס אורגני הם שלפוחיות unilamellar בגודל גדול.
תהליך ספיגת תרופות הדרגתי pH טרנס-ממברנה
עבור שיפוע pH טרנס-ממברנה (בתוך חומצי) תהליך ספיגת תרופות (עם העמסה מרחוק), פעילי שטח וכולסטרול מומסים בכלורופורם. לאחר מכן הממס מתאדה תחת ואקום כדי לקבל סרט דק על דופן הבקבוק התחתון העגול. הסרט רווי בחומצה ציטרית 300 מילימטר (pH 4.0) על ידי ערבוב המתלים. השלפוחיות הרב-למלריות מוקפאות ומופשרות שלוש פעמים ולאחר מכן עוברות סוניקציה באמצעות אולטר-סוניקטור מסוג בדיקה. לתרחיף ניוזומלי זה מתווספת ומערבלת תמיסה מימית המכילה 10 מ"ג/מ"ל של תרופה. ה- pH של הדגימה מועלה לאחר מכן ל- pH 7.0-7.2 עם 1M דיסודיום פוספט. לאחר מכן, התערובת מחוממת ל-60 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות. טכניקה זו מניבה שלפוחיות multilamellar. (ראה: Kazi et al. 2010)
הפחתת גודל קולי של ניוזומים
ניוזומים הם בדרך כלל בטווח הגדלים של 10nm עד 1000nm. בהתאם לטכניקת ההכנה, ניוזומים הם לרוב בגודל גדול יחסית ונוטים ליצור אגרגטים. עם זאת, גדלים ניוזום ספציפיים הם גורם חשוב כשמדובר בסוג ממוקד של מערכת המסירה. לדוגמה, גודל ניוזום קטן מאוד בטווח הננומטרי מתאים ביותר להעברת תרופות מערכתית, כאשר התרופה חייבת להיות מועברת על פני קרום התא כדי להגיע לאתר המטרה התאית, בעוד שניוזומים גדולים יותר מומלצים להעברת תרופות תוך שריריות ותוך חלליות או ליישומים אופתלמיים. הפחתת גודל קולי של ניוזומים היא צעד נפוץ במהלך הכנת ניוזומים חזקים מאוד. כוחות גזירה על-קוליים מפרקים ומפזרים את הניוזומים לננו-ניוזומים חד-מפוזרים.
פרוטוקול – הפחתת גודל קולי של LipoNiosomes
Naderinezhad et al. (2017) ניסחו LipoNiosomes תואם ביולוגית (שילוב של ניוזום וליפוזום) המכיל Tween 60: כולסטרול: DPPC (ב 55 : 30 : 15 : 3) עם 3% DSPE-mPEG. כדי להקטין את גודל הליפוניוזומים המוכנים, לאחר ההידרציה הם הפעילו את המתלים למשך 45 דקות (15 שניות דולקות ו-10 שניות כבויות, משרעת 70% ב-100 וואט) כדי למזער את צבירת החלקיקים באמצעות הומוגנייזר על-קולי UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, גרמניה). עבור שיטת pH-gradient, היריעות המיובשות של CUR, חומרים פעילי שטח ושומנים היו hydrated עם 1300 מ"ל של אמוניום סולפט (pH 1⁄4 4) ב 63 C במשך 47 דקות. לאחר מכן, ננו-חלקיקים הופעלו מעל אמבטיית קרח כדי לייצר בועיות קטנות.
אולטרסאונד להכנת ניוזום
Hielscher Ultrasonic הוא זמן רב מנוסה בתכנון, ייצור, הפצה ושירות של homogenisers קולי ביצועים גבוהים עבור תעשיית התרופות, מזון, קוסמטיקה.
הכנת ניוזומים באיכות גבוהה, ליפוזומים, חלקיקי שומנים מוצקים, ננו-חלקיקים פולימריים, קומפלקסים ציקלודקסטרין ונשאי תרופות ננו-מובנים אחרים הם תהליכים, שבהם מערכות קוליות Hielscher מצטיינות בשל אמינותן הגבוהה, תפוקת כוח עקבית ויכולת שליטה מדויקת. אולטרסאונד Hielscher מאפשרים שליטה מדויקת על כל הפרמטרים בתהליך, כגון משרעת, טמפרטורה, לחץ ואנרגיית סוניקציה. התוכנה החכמה מעצבת באופן אוטומטי את כל פרמטרי הסוניק (שעה, תאריך, משרעת, אנרגיה נטו, אנרגיה כוללת, טמפרטורה, לחץ) בכרטיס SD המובנה.
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
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): אספקה מקומית של תמציות גולמיות Withania somnifera בניוזומים ובננו-חלקיקי שומנים מוצקים. מגזין פרמקוגנוזי 2017 אוקטובר; 13 (Suppl 3):S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): השפעת סוג פעילי שטח, תכולת כולסטרול ושיטות צמצום שונות על גודל החלקיקים של ניוזומים. כתב העת האיראני למחקר פרמצבטי 2018; 17 (נספח 2): 1-11.
- אשרף עלמי, ג'ואד זאוואר רזא, פאטמה חג'ירלסאדאת, חסין זארי ג'ליאני, מג'תבא האגי כראמאללה, סייד אחמד חוסייני, סומייה האגי כרמאללה (2018): מתן משותף של Paclitaxel וכורכומין בפורמולציות ניוסומליות קטיוניות PEGylated חדשניות מציג יעילות סינרגטית משופרת נגד גידולים. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): אספקה משותפת של תרופות הידרופיליות והידרופוביות נגד סרטן באמצעות ננו-נשאים מבוססי pH רגישים ביולוגית לשומנים עבור סרטן עמיד לתרופות מרובות. עו"ד ר.ס., 2017, 7, 30008–30019.
עובדות שכדאי לדעת
ניוזומים לעומת ליפוזומים
ליפוזומים וניוזומים הם שלפוחיות מיקרוסקופיות, אשר ניתן לטעון עם תרכובות ביו-אקטיביות להעברת תרופות. ניוזומים דומים לליפוזומים, אך הם נבדלים זה מזה בהרכבם הדו-שכבתי. בעוד שליפוזומים יש דו-שכבה פוספוליפידית, דו-שכבה ניוזומית עשויה מחומרים פעילי שטח לא יוניים, מה שמוביל להבדל כימי ביחידות מבניות. הבדל מבני זה מעניק לניוזומים יציבות כימית גבוהה יותר, יכולת חדירה מעולה לעור ופחות טומאה.
ניוזומים נבדלים בגודלם לשלוש קבוצות עיקריות: שלפוחיות חד-למלריות קטנות (SUV) הן בעלות קוטר ממוצע של 10-100 ננומטר, שלפוחיות חד-למלריות גדולות (LUV) בעלות גודל ממוצע של 100-3000nm, ושלפוחיות מולטי-למלריות (MLV) מאופיינות ביותר מדו-שכבה אחת.
"ניוזומים מתנהגים in vivo כמו ליפוזומים, מאריכים את זרימת הסם הכלוא ומשנים את פיזור האיברים ואת היציבות המטבולית שלו. כמו עם ליפוזומים, המאפיינים של niosomes תלויים בהרכב של bilayer, כמו גם את שיטת הייצור שלהם. מדווח כי האינטרקלציה של כולסטרול בדו-שכבות מקטינה את נפח המלכודת במהלך הפורמולציה, ובכך את יעילות הלכידה". (Kazi et al. 2010)
ניתן להכין ניוזומים באמצעות טכניקות שונות כגון טכניקת הידרציה של סרט דק, אולטרסוניקציה, שיטת אידוי שלב הפוך, שיטת הקפאה-הפשרה, מיקרופלואידציה או שיטת התייבשות. על ידי בחירת הצורה המתאימה של הכנה, פעילי שטח, תכולת כולסטרול, תוספי מטען פני השטח וריכוז תרחיף, ניתן לנסח את ההרכב, המלריות, היציבות ומטען פני השטח של ניוזומים על מנת למלא דרישות ספציפיות של נשאות תרופות.
על מנת לייצר ניוזומים בעלי תאימות ביולוגית גבוהה עם ציטוטוקסיות נמוכה מאוד, החומרים פעילי השטח המשמשים להכנת ניוזום צריכים להיות מתכלים, תואמים ביולוגית ולא אימונוגניים.