एंटीबायोटिक दवाओं की अल्ट्रासोनिक नैनोसंरचना

अल्ट्रासोनिक सहायता से एंटीबायोटिक दवाओं का उत्पादन उनकी प्रभावशीलता बढ़ा सकता है, यहाँ तक कि दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के विरुद्ध भी: एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के उपभेदों की बढ़ती संख्या अभी भी एक अनसुलझी समस्या है, जिसके कारण पिछले कुछ दशकों में एंटीबायोटिक दवाओं से सफलतापूर्वक उपचारित किए गए जीवाणु संक्रमण फिर से विश्वव्यापी स्वास्थ्य खतरा बन रहे हैं। एंटीबायोटिक दवाओं की अल्ट्रासोनिक नैनोसंरचना, टेट्रासाइक्लिन जैसी एंटीबायोटिक दवाओं की दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के विरुद्ध प्रभावशीलता बढ़ाने की एक आशाजनक तकनीक है।

एंटीबायोटिक दवाएँ और एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया

एंटीबायोटिक प्रतिरोध तब उत्पन्न होता है, जब बैक्टीरिया और कवक जैसे रोगाणु उन्हें मारने के लिए बनाई गई दवाओं को निष्प्रभावी करने की क्षमता विकसित कर लेते हैं। इसका अर्थ है कि रोगाणु मरते नहीं हैं और बढ़ते रहते हैं। एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी रोगाणुओं से होने वाले संक्रमणों का उपचार कठिन और कभी-कभी असंभव होता है।
बैक्टीरिया में एंटीबायोटिक प्रतिरोध का कारण एंटीबायोटिक दवाओं का अत्यधिक उपयोग और दुरुपयोग माना जाता है। अत्यधिक उपयोग और दुरुपयोग मुख्यतः अनुचित रूप से दवा लिखे जाने और कृषि में व्यापक उपयोग को संदर्भित करते हैं
penicilin, टेट्रासाइक्लिन, मेथिसिलिन, एरिथ्रोमाइसिन, जेंटामाइसिन, वैनकोमाइसिन, imipemen, सेफ्टाज़िडीम, लेवोफ्लॉक्सासिन, लिनेज़ोलिड, डैप्टोमाइसिन और ceftraroline जैसी सामान्य एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति कुछ बैक्टीरियल उपभेदों ने उत्परिवर्तन के माध्यम से प्रतिरोध विकसित कर लिया है।
एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के विकास का मुख्य कारण एंटीबायोटिक दवाओं का अत्यधिक उपयोग और दुरुपयोग है। हर बार जब किसी रोगी को एंटीबायोटिक दवाएँ दी जाती हैं, तो संवेदनशील बैक्टीरिया मर जाते हैं। हालाँकि, यदि ऐसे प्रतिरोधी बैक्टीरिया मौजूद हों जो दवा के उपचार से समाप्त नहीं होते, तो वे बढ़ते हैं और अपनी संख्या में वृद्धि करते हैं। इस प्रकार, एंटीबायोटिक दवाओं के बार-बार और अनुचित उपयोग से दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया की संख्या बढ़ती है।
बहु-दवा प्रतिरोधी (MDR) बैक्टीरिया स्वास्थ्य के लिए एक गंभीर खतरा हैं, क्योंकि उन पर सामान्य एंटीबायोटिक उपचार का असर नहीं होता, जिससे रोगाणुओं के मारे जाने की अपेक्षा की जाती है।
ग्राम-पॉज़िटिव रोगजनकों में, प्रतिरोधी S. aureus (जैसे, मेथिसिलिन-प्रतिरोधी Staphylococcus aureus; MRSA) और Enterococcus प्रजातियों की वैश्विक महामारी वर्तमान में सबसे बड़ा खतरा पैदा करती है। Enterobacteriaceae (जैसे, Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa और Acinetobacter जैसे ग्राम-नेगेटिव रोगजनक उपलब्ध लगभग सभी एंटीबायोटिक दवा विकल्पों के प्रति प्रतिरोधी होते जा रहे हैं।

अल्ट्रासोनिक विधि से नैनो आकार में लाई गई एंटीबायोटिक दवाएँ

नैनो आकार की औषधियाँ अक्सर बढ़ी हुई अवशोषण दरों, अधिक जैवउपलब्धता और बेहतर प्रभावशीलता के कारण माइक्रोन आकार के औषधि अणुओं से बेहतर प्रदर्शन करने के लिए जानी जाती हैं। जीवाणु संक्रमणों के उपचार के लिए एंटीबायोटिक दवाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालाँकि, दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के अधिकाधिक उपभेदों का तेज़ी से विकास होने के कारण नई एंटीबायोटिक दवाओं का विकास या मौजूदा दवाओं का संशोधन आवश्यक हो जाता है। सोनिकेशन के माध्यम से टेट्रासाइक्लिन जैसी एंटीबायोटिक दवाओं के कणों का आकार घटाना, गैर-प्रतिरोधी और प्रतिरोधी बैक्टीरियल उपभेदों के विरुद्ध एंटीबायोटिक दवाओं की प्रभावशीलता बेहतर बनाने की एक आसान, तीव्र और आशाजनक रणनीति है।
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अल्ट्रासोनिक विधि से नैनोसंरचित टेट्रासाइक्लिन

Kassirov et al. (2018) ने रोगजनकों के विरुद्ध दवा की प्रभावशीलता बेहतर बनाने के लिए टेट्रासाइक्लिन का अल्ट्रासोनिक उपचार किया। अपने अध्ययन में उन्होंने एंटीबायोटिक प्रतिरोध वाले उपभेद Escherichia coli Nova Blue TcR और E. coli 292–116 (दवा प्रतिरोध के बिना) का उपयोग किया। टेट्रासाइक्लिन, जो एक सामान्य व्यापक-स्पेक्ट्रम एंटीबायोटिक है, को संशोधित करने के लिए इस औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग किया गया: UIP1000hdT (Hielscher, जर्मनी; बाईं ओर का चित्र देखें)। शोध दल ने पाया कि UIP1000hdT से सोनोरासायनिक उपचार करने पर जीवाणुरोधी गुणों की प्रभावशीलता प्रतिरोधी स्ट्रेन के विरुद्ध 25% तक और संवेदनशील स्ट्रेन के विरुद्ध 100% तक बढ़ जाती है। नैनोसंरचित टेट्रासाइक्लिन को +4ºC पर लंबे समय तक भंडारित करने से भी इसके रोगाणुरोधी गुण कम नहीं होते हैं।
आयाम, ऊर्जा निवेश और सोनिकेशन समय जैसे अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण मापदंडों को ऐसे महत्वपूर्ण कारकों के रूप में निर्धारित किया गया जो संवेदनशील और प्रतिरोधी, दोनों प्रकार की कोशिकाओं के विरुद्ध रोगाणुरोधी गुणों में परिवर्तन को प्रभावित करते हैं।
अल्ट्रासोनिक उपचार से नैनो आकार के औषधि कणों का आकार वितरण अधिक एकसमान हो जाता है, जिससे टेट्रासाइक्लिन अणुओं की जैवउपलब्धता, जैवसुलभता और फलस्वरूप प्रभावशीलता बढ़ सकती है।
प्राप्त आँकड़े दर्शाते हैं कि एंटीबायोटिक दवाओं का सोनोरासायनिक संशोधन, दवा-प्रतिरोधी स्ट्रेनों के विरुद्ध एंटीबायोटिक चिकित्सा में प्रभावी नई दवाएँ विकसित करने का एक नया, आशाजनक और सस्ता तरीका हो सकता है।

UIP1000hdT से टेट्रासाइक्लिन का सोनिकेशन।
A – “मुक्त” टेट्रासाइक्लिन के FTIR स्पेक्ट्रा; B – 5 min सोनिकेशन के बाद SN टेट्रासाइक्लिन के FTIR स्पेक्ट्रा; C – “मुक्त” टेट्रासाइक्लिन के आकार वितरण का हिस्टोग्राम; D – 5 min सोनिकेशन के बाद SN टेट्रासाइक्लिन के आकार वितरण का हिस्टोग्राम।
अध्ययन और चित्र: Kassirov et al. 2018.

अल्ट्रासोनिक विधि से नैनोसंरचित दवाओं के लाभ

अल्ट्रासोनिकेशन, नैनोसंरचित पदार्थों की व्यापक श्रेणी के संश्लेषण के लिए अपार संभावनाएँ प्रदान करता है और इसका उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है। एंटीबायोटिक, विषाणुरोधी और अन्य दवाओं जैसे नैनो आकार के औषधीय पदार्थों का अल्ट्रासोनिक उत्पादन अत्यंत आशाजनक है, क्योंकि ये नैनो आकार की दवाएँ अक्सर उल्लेखनीय रूप से अधिक अवशोषण दर, जैवउपलब्धता और प्रभावशीलता प्रदर्शित करती हैं। इसलिए कई उन्नत औषधि फ़ॉर्मूलेशनों में औषधि अणुओं को नैनोसंरचित करने और दवाओं को नैनो-इमल्शन, नैनो-लिपोसोम, नायोसोम, ठोस-लिपिड नैनोकणों (SLNs), नैनोसंरचित लिपिड वाहकों (NLCs) और अन्य नैनो आकार के समावेशन संकुलों में संपुटित करने के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग किया जाता है।

जीवाणुरोधी गुणों वाले नैनोपदार्थों के अल्ट्रासोनिक उपचार का उपयोग नैनोसंरचित पदार्थों (जैसे नैनो-सिल्वर, नैनो ZnO) के संश्लेषण के लिए और जीवाणुरोधी चिकित्सा वस्त्र तथा अन्य कार्यात्मक कपड़े बनाने हेतु इन पदार्थों को वस्त्रों पर लगाने के लिए भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, जीवाणुरोधी ZnO नैनोकणों से सूती कपड़ों पर टिकाऊ परतें बनाने के लिए एकल-चरण अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।

नैनोसंरचित पदार्थों का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण कैसे काम करता है?

अल्ट्रासोनिकेशन और सोनोकेमिस्ट्री, अर्थात रासायनिक प्रणालियों में उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड का अनुप्रयोग, का उपयोग उच्च गुणवत्ता वाली नैनो-आकार की सामग्रियों (जैसे, नैनोकण, नैनो-इमल्शन) के उत्पादन के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। सोनिकेशन और सोनोकेमिस्ट्री उच्च कार्यक्षमता वाली नैनो-आकार की सामग्रियों का उत्पादन संभव बनाते हैं या उसे सुगम बनाते हैं। नैनोकणों के अल्ट्रासोनिक संश्लेषण का लाभ इसकी सरलता और प्रभावशीलता है। जहाँ नैनो-संरचित सामग्रियों के उत्पादन की वैकल्पिक विधियों के लिए समग्र सामग्री का उच्च तापमान, उच्च दाब और / या लंबा अभिक्रिया समय आवश्यक होता है, वहीं अल्ट्रासोनिक संश्लेषण अक्सर नैनोसामग्रियों का सरल, तीव्र और कुशल उत्पादन संभव बनाता है। उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न ध्वनिरासायनिक और ध्वनियांत्रिक प्रभाव, दोनों ही नैनो-आकार के कणों के संश्लेषण या प्रकार्यात्मककरण/संशोधन के लिए उत्तरदायी होते हैं। द्रवों में उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासोनिक तरंगों के युग्मन से ध्वनिक कैविटेशन होता है: बुलबुलों का बनना, बढ़ना और अंतःस्फोट के साथ ढहना, और इसे प्राथमिक सोनोकेमिस्ट्री (ढहते बुलबुलों के भीतर होने वाली गैस-प्रावस्था की रासायनिक क्रियाएँ), द्वितीयक सोनोकेमिस्ट्री (बुलबुलों के बाहर होने वाली विलयन-प्रावस्था की रासायनिक क्रियाएँ), और ध्वनियांत्रिक / भौतिक संशोधनों (उच्च गति वाले द्रव जेट, आघात तरंगों और/या स्लरियों में कणों के बीच टक्करों के कारण होने वाले संशोधन) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। (तुलना करें: Hinman and Suslick, 2017) कणों पर कैविटेशन के प्रभाव से आकार में कमी, नैनो-संरचना का निर्माण (नैनो-परिक्षेपण, नैनो-पायसीकरण), तथा कणों का प्रकार्यात्मककरण और संशोधन होता है।
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नैनो-संरचित औषधियों के संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोब

Hielscher Ultrasonic को औषधि और खाद्य उद्योग के लिए उच्च कार्यक्षमता वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र के डिज़ाइन, निर्माण, वितरण और सेवा का दीर्घकालिक अनुभव है।
उच्च गुणवत्ता वाले नैनो-आकार के औषधीय कणों, लिपोसोम, ठोस लिपिड नैनोकणों, बहुलकीय नैनोकणों, साइक्लोडेक्सट्रिन संकुलों और टीकों की तैयारी ऐसी प्रक्रियाएँ हैं, जिनमें Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रणालियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और उनकी उच्च विश्वसनीयता तथा उत्कृष्ट गुणवत्ता वाले परिणामों के लिए उन्हें सराहा जाता है। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर आयाम, तापमान, दाब और सोनिकेशन ऊर्जा जैसे सभी प्रक्रिया मापदंडों पर सटीक नियंत्रण की सुविधा देते हैं। बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर सभी सोनिकेशन मापदंडों (समय, तारीख, आयाम, शुद्ध ऊर्जा, कुल ऊर्जा, तापमान, दाब) को अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर स्वचालित रूप से दर्ज करता है। इससे प्रक्रिया और गुणवत्ता नियंत्रण काफी सुगम हो जाता है और उत्तम विनिर्माण पद्धतियों (GMP) का पालन करने में मदद मिलती है।

हर उत्पादन क्षमता के लिए अल्ट्रासोनिक मिक्सर

Hielscher Ultrasonics की उत्पाद शृंखला में कॉम्पैक्ट प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटर से लेकर बेंच-टॉप और पायलट प्रणालियों तथा प्रति घंटे कई ट्रक भर सामग्री को संसाधित करने की क्षमता वाले पूर्णतः औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर तक, अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर का पूरा विस्तार शामिल है। यह संपूर्ण उत्पाद शृंखला हमें आपकी प्रक्रिया क्षमता और लक्ष्यों के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक अपरूपण मिक्सर प्रदान करने में सक्षम बनाती है। इससे आप अपने अनुप्रयोग को छोटे प्रयोगशाला पैमाने पर विकसित और परीक्षण कर सकते हैं और फिर उसे रैखिक रूप से उत्पादन क्षमता तक बढ़ा सकते हैं। छोटे अल्ट्रासोनिक मिक्सर से उच्च प्रसंस्करण क्षमताओं तक पैमाना बढ़ाना बहुत सरल है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक मिश्रण प्रक्रिया को आपके स्थापित प्रक्रिया मापदंडों के आधार पर पूरी तरह रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है। पैमाना बढ़ाने के लिए या तो अधिक शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक मिक्सर इकाई स्थापित की जा सकती है या कई अल्ट्रासोनिकेटर को समानांतर रूप से एक समूह में व्यवस्थित किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक विलोडकों का उपयोग द्रव-द्रव और ठोस-द्रव निलंबनों के निर्जीवाणु समांगीकरण के लिए भी किया जाता है।

उच्च दक्षता से कणों की नैनो-संरचना बनाने के लिए उच्च आयाम

Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 24/7 संचालन में 200µm तक के आयामों पर आसानी से लगातार काम किया जा सकता है। इससे भी उच्च आयामों के लिए आवश्यकतानुसार अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड (हॉर्न, प्रोब) और रिएक्टर ऑटोक्लेव में निर्जीवाणुकृत किए जा सकते हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती भारी कार्यभार और कठिन परिवेश में 24/7 संचालन संभव बनाती है।

आसान, जोखिमरहित परीक्षण

अल्ट्रासोनिक प्रक्रियाओं का पैमाना पूरी तरह रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है। इसका अर्थ है कि प्रयोगशाला या बेंचटॉप अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग करके प्राप्त आपके प्रत्येक परिणाम को ठीक उन्हीं प्रक्रिया मापदंडों का उपयोग करके बड़े पैमाने पर ठीक उसी आउटपुट के साथ प्राप्त किया जा सकता है। यह अल्ट्रासोनिकेशन को उत्पाद विकास और उसके बाद वाणिज्यिक विनिर्माण में कार्यान्वयन के लिए आदर्श बनाता है।

उच्चतम गुणवत्ता – जर्मनी में डिज़ाइन और निर्मित

परिवार के स्वामित्व और संचालन वाले व्यवसाय के रूप में, Hielscher अपने अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों के लिए उच्चतम गुणवत्ता मानकों को प्राथमिकता देता है। सभी अल्ट्रासोनिकेटर जर्मनी में बर्लिन के निकट टेल्टो स्थित हमारे मुख्यालय में डिज़ाइन और निर्मित किए जाते हैं तथा उनका गहन परीक्षण किया जाता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती और विश्वसनीयता उन्हें आपके उत्पादन में अथक काम करने वाला उपकरण बनाती हैं। पूर्ण भार और कठिन परिवेश में 24/7 संचालन Hielscher के उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटरों की एक स्वाभाविक विशेषता है।

आप Hielscher के अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर विभिन्न आकारों में और अपनी प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार सटीक रूप से कॉन्फ़िगर किए हुए खरीद सकते हैं। प्रयोगशाला के छोटे बीकर में तरल पदार्थों के उपचार से लेकर औद्योगिक स्तर पर स्लरी और पेस्ट के निरंतर प्रवाह के दौरान मिश्रण तक, Hielscher Ultrasonics आपके लिए उपयुक्त उच्च प्रदर्शन वाला होमोजेनाइज़र प्रदान करता है! कृपया हमसे संपर्क करें – हमें आपके लिए आदर्श अल्ट्रासोनिक व्यवस्था की सिफ़ारिश करने में खुशी होगी!

नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: