ננוסטרוקציה קולית של אנטיביוטיקה

ייצור אולטרסאונד של אנטיביוטיקה יכול להגביר את יעילותה, אפילו נגד חיידקים עמידים לתרופות: המספר ההולך וגדל של זני חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה הוא בעיה שעדיין לא נפתרה והופכת זיהומים חיידקיים, שטופלו בהצלחה באנטיביוטיקה בעשורים האחרונים, לאיום בריאותי עולמי שוב. ננו-בנייה קולית של אנטיביוטיקה היא טכניקה מבטיחה להגברת היעילות של אנטיביוטיקה כגון טטרציקלין נגד חיידקים עמידים לתרופות.

אנטיביוטיקה וחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה

עמידות לאנטיביוטיקה מתרחשת כאשר חיידקים כמו חיידקים ופטריות מפתחים את היכולת להביס את התרופות שנועדו להרוג אותם. זה אומר שהחיידקים לא מומתים וממשיכים לגדול. זיהומים הנגרמים על ידי חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה הם קשים, ולפעמים בלתי אפשריים, לטיפול.
עמידות לאנטיביוטיקה של חיידקים מיוחסת לשימוש יתר, כמו גם שימוש לרעה בתרופות אנטיביוטיות. שימוש יתר ושימוש לרעה מתייחסים בעיקר למרשמים לא מתאימים ולשימוש חקלאי נרחב
עבור אנטיביוטיקה נפוצה כגון פניצילין, טטרציקלין, methicillin, אריתרומיצין, gentamicin, vancomycin, imipemen, ceftazidime, levofloxacin, linezolid, daptomycin, ו ceftraroline, זני חיידקים מסוימים עברו מוטציה ופיתחו עמידות לאנטיביוטיקה.
הגורם העיקרי להתפתחות חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה טמון בשימוש יתר ושימוש לרעה בתרופות אנטיביוטיות. בכל פעם שנותנים לחולה אנטיביוטיקה, חיידקים רגישים נהרגים. עם זאת, אם יש חיידקים עמידים, אשר אינם מושמדים על ידי הטיפול התרופתי, הם גדלים ומתרבים. בכך, השימוש החוזר והבלתי הולם באנטיביוטיקה גורם לעלייה בחיידקים עמידים לתרופות.
חיידקים עמידים לתרופות מרובות (MDR) מהווים איום בריאותי חמור מכיוון שהם אינם מגיבים לטיפול אנטיביוטי נפוץ, שאמור להרוג את החיידקים.
בקרב פתוגנים גראם-חיוביים, מגפה עולמית של S. aureus עמיד (למשל, Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין; MRSA) ומיני אנטרוקוקוס מהווים כיום את האיום הגדול ביותר. פתוגנים גראם-שליליים כגון Enterobacteriaceae (למשל, Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa, ו- Acinetobacterare הופכים עמידים כמעט לכל אפשרויות התרופות האנטיביוטיות הזמינות.

אנטיביוטיקה בגודל ננו אולטרה-סאונד

תרופות בגודל ננומטרי ידועות כמצטיינות במולקולות תרופה בגודל מיקרון, לעתים קרובות בשל שיעורי ספיגה מוגברת, זמינות ביולוגית גבוהה יותר ויעילות מעולה. אנטיביוטיקה נמצאים בשימוש נרחב לטיפול בזיהומים חיידקיים. עם זאת, ההתפתחות המהירה של יותר ויותר זני חיידקים עמידים לתרופות הופכת את הפיתוח של תרופות אנטיביוטיות חדשות או שינוי של תרופות אנטיביוטיות קיימות הכרחי. הקטנת גודל החלקיקים של אנטיביוטיקה כגון טטרציקלין באמצעות סוניקציה היא אסטרטגיה קלה, מהירה ומבטיחה לשיפור יעילות האנטיביוטיקה נגד זני חיידקים שאינם עמידים ועמידים.
קרא עוד על ננו-מתלים על-קוליים של ממשקי API פרמצבטיים!

טטרציקלין ננו-מובנה אולטרה-סאונד

Kassirov et al. (2018) treated tetracycline ultrasonically to improve the drug’s effectiveness against pathogens. In their study, they used Escherichia coli Nova Blue TcR, a strain with antibiotic resistance, and E. coli 292–116 (without drug resistance). Tetracycline, a common broad-spectrum antibiotic, was modified using industrial ultrasonicator UIP1000hdT (היילשר, גרמניה; ראו תמונה משמאל). צוות המחקר מצא כי הטיפול הסונוכימי עם UIP1000hdT מגביר את היעילות של תכונות אנטיבקטריאליות עד 25% נגד הזן העמיד ועד 100% נגד הזן הרגיש. אפילו אחסון ארוך טווח של טטרציקלין ננו-מבני ב +4ºC אינו מפחית את התכונות האנטי-מיקרוביאליות.
פרמטרי העיבוד העל-קוליים כגון משרעת, קלט אנרגיה וזמן סוניקציה נקבעו כגורמים קריטיים המשפיעים על השינוי בתכונות האנטי-מיקרוביאליות כנגד תאים רגישים ועמידים כאחד.
הטיפול האולטרסוני מביא לפיזור אחיד יותר של גודל החלקיקים של חלקיקי תרופות בגודל ננומטרי, מה שעשוי להוביל לזמינות ביולוגית גבוהה יותר, נגישות ביולוגית ובכך יעילות של מולקולות הטטרציקלין.
הנתונים המתקבלים מראים כי שינוי סונוכימי של אנטיביוטיקה יכול להיות גישה חדשה, מבטיחה וזולה לפיתוח תרופות חדשות יעילות לטיפול אנטיביוטי נגד זנים עמידים לתרופות.

סוניקציה של טטרציקלין עם UIP1000hdT.A – FTIR spectra of “free” tetracycline; B – FTIR spectra of SN tetracycline after 5 min sonication; C – Size distribution histogram of “free” tetracycline; D – היסטוגרמה של התפלגות גודל של טטרציקלין SN לאחר 5 דקות סוניקציה.מחקר ואיור על ידי Kassirov et al. 2018.

היתרונות של תרופות ננו-מובנות על-קוליות

אולטרה-סוניקציה מציעה אפשרויות עצומות לסינתזה של ספקטרום רחב של חומרים ננו-מבניים ומשמשת בתעשיות רבות. ייצור על-קולי של תרופות בגודל ננומטרי כגון אנטיביוטיקה, אנטי-ויראלים ותרופות אחרות הוא מבטיח מאוד מכיוון שתרופות ננומטריות אלה מראות לעתים קרובות שיעור ספיגה, זמינות ביולוגית ויעילות גבוהים משמעותית. לכן, פורמולציות תרופות משופרות רבות כוללות אולטרה-סוניקציה על מנת ליצור ננו-מולקולות של תרופות, לתמצת תרופות לננו-תחליבים, ננו-ליפוזומים, ניוזומים, ננו-חלקיקי שומנים מוצקים (SLNs), נושאות שומנים ננו-מובנות (NLCs) וקומפלקסים אחרים של הכללה בגודל ננומטרי.

טיפול על-קולי בננו-חומרים בעלי תכונות אנטי-בקטריאליות משמש גם לסינתזה של חומרים ננו-מובנים (כגון ננו-כסף, ננו-ZnO) ויישומם על טקסטיל על מנת לייצר טקסטיל רפואי אנטיבקטריאלי ובדים פונקציונליים אחרים. לדוגמה, תהליך על-קולי חד-שלבי משמש לייצור ציפויים עמידים של בדי כותנה עם ננו-חלקיקי ZnO אנטיבקטריאליים.

כיצד פועלת סינתזה קולית של חומרים ננו-מובנים?

אולטרסוניקציה וסונוכימיה, שהיא יישום של אולטרסאונד בהספק גבוה למערכות כימיות, נמצאות בשימוש נרחב לייצור חומרים ננומטריים באיכות גבוהה (למשל, ננו-חלקיקים, ננו-אמולסיות). סוניקציה וסונוכימיה מאפשרות או מקלות על ייצור של חומרים ננומטריים בעלי ביצועים גבוהים. היתרון של סינתזה קולית של ננו-חלקיקים הוא הפשטות והיעילות. בעוד ששיטות ייצור חלופיות של חומרים ננו-מובנים דורשות טמפרטורות גבוהות בתפזורת, לחצים ו? או זמני תגובה ארוכים, סינתזה קולית מאפשרת לעתים קרובות ייצור קל, מהיר ויעיל של ננו-חומרים. שניהם, השפעות סונוכימיות וסונומכניות הנוצרות על ידי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה אחראיות לסינתזה או לפונקציונליזציה/שינוי של חלקיקים בגודל ננומטרי. צימוד גלים על-קוליים בעוצמה גבוהה לנוזלים גורם לקוויטציה אקוסטית: היווצרות, צמיחה וקריסה מתפרצת של בועות, וניתן לסווג אותם כסונוכימיה ראשונית (כימיה של פאזת גז המתרחשת בתוך בועות קורסות), סונוכימיה שניונית (כימיה של פאזת תמיסה המתרחשת מחוץ לבועות), ושינויים סונומכניים? פיזיקליים (הנגרמים על ידי סילוני נוזל במהירות גבוהה, גלי הלם ו? או התנגשויות בין חלקיקים בתרחיפים). (ראה: Hinman and Suslick, 2017) ההשפעה הקוויטציונית על חלקיקים גורמת להקטנת גודל, ננו-מבנה (ננו-פיזור, ננו-תחליב), כמו גם בתפקוד ושינוי חלקיקים.
קראו עוד על כרסום קולי ופיזור חלקיקים!

בדיקות קוליות לסינתזה של תרופות ננו-מובנות

Hielscher Ultrasonic הוא זמן רב מנוסה בתכנון, ייצור, הפצה ושירות של homogenisers קולי ביצועים גבוהים עבור תעשיית התרופות והמזון.
הכנת חלקיקי תרופות באיכות גבוהה בגודל ננו, ליפוזומים, חלקיקי שומנים מוצקים, ננו-חלקיקים פולימריים, קומפלקסים ציקלודקסטרין וחיסונים הם תהליכים, שבהם מערכות קוליות Hielscher נמצאים בשימוש נרחב ומוערכים על אמינותם הגבוהה ופלט באיכות מעולה. 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. זה מקל על תהליך ובקרת איכות באופן משמעותי ומסייע למלא תנאי ייצור נאותים (GMP).

מיקסרים על-קוליים לכל קיבולת מוצר

טווח המוצרים של Hielscher Ultrasonics מכסה את הספקטרום המלא של מעבדים קוליים, החל מאולטרסוניקטורים מעבדה קומפקטיים מעל מערכות ספסל ופיילוט ועד מעבדים קוליים תעשייתיים לחלוטין עם היכולת לעבד מטענים לשעה. מגוון המוצרים המלא מאפשר לנו להציע לך את מערבל הגזירה האולטרסוני המתאים ביותר לקיבולת התהליך ולמטרות שלך. זה מאפשר לך לפתח ולבדוק את היישום שלך בגודל מעבדה קטן ולשנות את קנה המידה שלו לאחר מכן באופן ליניארי לכושר הייצור. קנה המידה ממערבל קולי קטן יותר ליכולות עיבוד גבוהות יותר הוא פשוט מאוד מכיוון שניתן לשנות את תהליך הערבוב הקולי באופן ליניארי לחלוטין מפרמטרי התהליך שנקבעו שלך. שדרוג קנה המידה יכול להיעשות על ידי התקנת יחידת מיקסר קולי חזק יותר או קיבוץ מספר ultrasonicators במקביל.
תועמלנים על-קוליים משמשים גם להומוגניזציה סטרילית של מתלים נוזליים-נוזליים ומוצקים-נוזליים.

אמפליטודות גבוהות לחלקיקים ננומטריים בעלי יעילות גבוהה

Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. Ultrasonic sonotrodes (horns, probes) and reactors are autoclavable. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.

בדיקה קלה ונטולת סיכונים

תהליכים קוליים יכולים להיות בקנה מידה ליניארי לחלוטין. משמעות הדבר היא שכל תוצאה שהשגתם באמצעות מעבדה או אולטרסאונד עליון, ניתן לשנות את קנה המידה לאותה תפוקה בדיוק באמצעות אותם פרמטרים של תהליך. זה הופך את האולטרה-סוניקציה לאידיאלית לפיתוח מוצרים ויישום לאחר מכן בייצור מסחרי.

האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ויוצר בגרמניה

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance ultrasonicators.

אתה יכול לקנות מעבדים קוליים Hielscher בכל גודל שונה בדיוק מוגדר לדרישות התהליך שלך. החל מטיפול בנוזלים בכד מעבדה קטן וכלה בערבוב מתמשך של תרחיפים ומשחות ברמה תעשייתית, Hielscher Ultrasonics מציעה הומוגנייזר מתאים בעל ביצועים גבוהים עבורך! אנא צרו איתנו קשר – אנו שמחים להמליץ לכם על ההתקנה האולטרסונית האידיאלית!

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: