Ultrazvučno nanoinkapsulirano intranazalno cjepivo protiv S. Pneumoniae
Prednost cjepiva protiv S. pneumoniae inkapsuliranih u nanočestice
Mott i sur. (2013) utvrdili su učinkovitost intranazalne dostave cjepivnog konstrukta od nanočestica poli(mliječne-ko-glikolne kiseline) veličine 234 ± 87,5nm u uspostavljanju zaštite od eksperimentalne respiratorne pneumokokne infekcije. Nanočestice koje inkapsuliraju toplinski inaktiviranu bakteriju Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) zadržale su se u plućima 11 dana nakon nazalne primjene u usporedbi s praznim NP. Imunizacija s NP-HKSP dovela je do značajne otpornosti na infekciju bakterijom S. pneumoniae u usporedbi s primjenom samo HKSP. Povećana zaštita korelirala je sa značajnim povećanjem antigenski specifičnog citokinskog odgovora IFN-c povezanog s Th1 u plućnim limfocitima. Ovo istraživanje potvrđuje učinkovitost tehnologije na bazi NP kao neinvazivnog i ciljanog pristupa nazalno-plućnoj imunizaciji protiv plućnih infekcija.
Protokol ultrazvučne pripreme nanočestica
Ultrazvučna liza
1×106 nanočestica koje inkapsuliraju toplinski inaktiviranu bakteriju Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) lizirano je sonikacijom u 200µl fiziološke otopine puferirane fosfatom (PBS), a 70 mg poli(mliječne-ko-glikolne kiseline) (PLGA) otopljeno je u 1 ml etil-acetata. Te su dvije otopine pomiješane i obrađene vorteksnom miješalicom pri najvećoj brzini tijekom 1 min kako bi se dobila primarna emulzija vode u ulju.
Ultrazvučna inkapsulacija
Metoda dvostruke emulzije: primarna emulzija zatim je pomiješana s 3 ml 1 % otopine polivinilnog alkohola (PVA). Ta je otopina sonicirana ultrazvučnim procesorom UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Njemačka) pri amplitudi od 40 % tijekom 2 min u kontinuiranom načinu rada (100% ciklus), u čistoj staklenoj bočici uronjenoj u led radi odvođenja topline, kako bi se pripremile PLGA nanočestice koje inkapsuliraju HKSP. Otopina je dodatno razrijeđena autoklaviranom vodom (steriliziranom filtracijom kroz filtar od 0,22µ) do 20ml i miješana 1 h na sobnoj temperaturi pod blagim vakuumom kako bi etil-acetat ispario. Otopina je zatim centrifugirana radi prikupljanja NP, a taj je postupak ponovljen dvaput kako bi se uklonio višak PVA. Talog nanočestica resuspendiran je u 500µl autoklavirane vode i liofiliziran. Konačne nanočestice pohranjene su na -20°C do daljnje uporabe.
Veličina PLGA nanočestica s inkapsuliranom toplinski inaktiviranom bakterijom Streptococcus pneumoniae. Veličina čestica vodene suspenzije nanočestica izmjerena dinamičkim raspršenjem svjetlosti pokazuje prosječnu veličinu i Gaussovu raspodjelu čestica u šarži.
Izvor: Mott i sur.: Intranazalna dostava cjepiva na bazi nanočestica povećava zaštitu od S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa šaržnim reaktorom s kontinuiranim miješanjem
Ultrazvučni procesori za farmaceutske formulacije
Hielscher Ultrasonic ima dugogodišnje iskustvo u projektiranju, proizvodnji, distribuciji i servisiranju ultrazvučnih homogenizatora visokih performansi za farmaceutsku i prehrambenu industriju.
Priprema visokokvalitetnih liposoma, čvrstih lipidnih nanočestica, polimernih nanočestica i ciklodekstrinskih kompleksa procesi su u kojima se Hielscher ultrazvučni sustavi primjenjuju uz visoku pouzdanost i vrhunsku kvalitetu rezultata. Hielscher ultrazvučni uređaji omogućuju preciznu kontrolu svih procesnih parametara, kao što su amplituda, temperatura, tlak i energija sonikacije. Inteligentni softver automatski bilježi sve parametre sonikacije (vrijeme, datum, amplitudu, neto energiju, ukupnu energiju, temperaturu, tlak) na ugrađenu SD karticu.
- Visokoučinkovito emulgiranje
- Precizna kontrola veličine čestica i količine uklopljenih tvari
- Velika količina uklopljenih aktivnih tvari
- Precizna kontrola procesnih parametara
- Brz proces
- Netoplinski postupak, precizna kontrola temperature
- Linearno povećanje mjerila
- Reproducibilnost
- Standardizacija procesa / GMP
- Sonde i reaktori koji se mogu autoklavirati
- CIP / SIP
Tablica u nastavku daje uvid u približan kapacitet obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skupina uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorijskog do pilotnog i industrijskog mjerila.
Literatura i reference
- Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
- Zhiguo Zheng; Xingcai Zhang; Daniel Carbo; Cheryl Clark; Cherie-Ann Nathan; Yuri Lvov (2010): Sonication-assisted synthesis of polyelectrolyte-coated curcumin nanoparticles. Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 01 Jun 2010, 26(11):7679-7681.
Činjenice koje vrijedi znati
Nanostrukturirani nosači lijekova
Nosači lijekova nanometarskih dimenzija, kao što su nanoemulzije, liposomi, čvrste lipidne nanočestice, polimerne nanočestice i nanostrukturirani lipidni nosači, upotrebljavaju se za formuliranje farmaceutskih pripravaka s poboljšanim funkcionalnim svojstvima, kao što su poboljšana bioraspoloživost, povećana biokompatibilnost, ciljana dostava, povoljno vrijeme poluraspada u krvi te vrlo niska toksičnost za zdrava tkiva ili njezin izostanak. Ultrazvučna obrada vrlo je učinkovita tehnika za formuliranje različitih oblika nanoterapeutika. Pročitajte više o primjeni ultrazvuka u farmaceutskoj proizvodnji!
Liposomi
Liposom je vezikula kuglastog oblika s najmanje jednim lipidnim dvoslojem koji inkapsulira jezgru hidrofobnih tvari. Veličina te hidrofobni i hidrofilni karakter čine liposome učinkovitim sustavima za dostavu lijekova, primjerice liposomalnog vitamina C. Na svojstva liposoma znatno utječu lipidni sastav, površinski naboj, veličina i tehnika pripreme. Kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučnoj pripremi liposoma!
Nanoemulzije
Nanoemulzije ili submikronske emulzije emulzije su s veličinom kapljica od 20–200nm i uskom raspodjelom veličine kapljica. Kapljice nanometarskih dimenzija nude nekoliko prednosti za oralnu primjenu te za topikalnu / transdermalnu dostavu farmaceutskih i bioaktivnih tvari, primjerice CBD nanoemulzija. Sposobnost kapljica nanometarskih dimenzija da učinkovito otapaju lipofilne lijekove te povećana brzina apsorpcije čine nanoemulzije često korištenim oblikom primjene za visoku bioraspoloživost. Nanoemulgirane formulacije mogu se upotrebljavati i za produljeno oslobađanje lipofilnih ili hidrofilnih lijekova.
Pročitajte više o ultrazvučnoj proizvodnji nanoemulzija!
Čvrste lipidne nanočestice
Čvrsta lipidna nanočestica (SLN) kuglasta je nanočestica srednjeg promjera između 10 i 1000 nanometara. Čvrste lipidne nanočestice imaju čvrstu lipidnu jezgrenu matricu u kojoj se lipofilne molekule (aktivne tvari) mogu solubilizirati tako da nanočestica djeluje kao nosač lijeka. Lipidnu jezgru stabilizira emulgator ili površinski aktivna tvar. Uz primjenu za parenteralnu i oralnu primjenu te očnu, plućnu i topikalnu dostavu lijekova, čvrste lipidne nanočestice upotrebljavaju se za povećanje učinkovitosti liječenja i smanjenje sistemskih nuspojava.
Pročitajte više o ultrazvučno potpomognutoj sintezi čvrstih lipidnih nanočestica!
Nanostrukturirani lipidni nosači
Poput čvrstih lipidnih nanočestica (SLN), nanostrukturirani lipidni nosači (NLC) još su jedan oblik nanočestica na bazi lipida. Nanostrukturirani lipidni nosači (NLC) modificirane su čvrste lipidne nanočestice koje se sastoje od mješavine čvrstih i tekućih lipida te nude poboljšanu stabilnost i kapacitet uklapanja tvari.
Nanostrukturirani lipidni nosači mogu se pripremiti metodom ultrazvučnog emulgiranja.
Kristali nanometarskih dimenzija
Ultrazvučna kristalizacija i taloženje vrlo su učinkovit način inkapsulacije tvari slabo topljivih u vodi u obloženi kristal. Zheng i sur. (2020) izvješćuju o ultrazvučnoj inkapsulaciji kurkumina, bioaktivnog spoja s brojnim zdravstvenim koristima, ali slabom bioraspoloživošću zbog niske topljivosti u vodi. Istraživački tim razvio je postupak stvaranja polielektrolitne nanoljuske sloj po sloj (LbL) za inkapsulaciju molekula kurkumina. Navode da „[u]za razliku od uobičajenih metoda emulgiranja, naša ultrazvučno potpomognuta LbL inkapsulacija može dati nanočestice znatno manje veličine. Za kurkumin smo dobili kristalne nanočestice prosječne veličine 80 nm i ξ-potencijala od +30 mV ili -50 mV, što je osiguralo stabilnost tih nanokoloida tijekom više mjeseci (čuvanih u zasićenoj otopini lijeka). Stvaranje ljuski s dva dvosloja biokompatibilnih polielektrolita omogućilo je sporo oslobađanje lijeka tijekom približno 20 sati.”
Protokol nukleacije kurkumina: kurkumin u prahu otopljen je u 60 % otopini etanola / vode. Nakon potpunog otapanja kurkumina dodani su polikationi u vodenoj otopini, poli(alilamin hidroklorid), PAH, ili biorazgradivi protomin sulfat (PS). Zatim je otopina sonicirana uređajem UIP1000, snažnim ultrazvučnim uređajem od 1kW proizvođača Hielscher Ultrasonic, pri 100 vata po mL otopine. Tijekom ultrazvučne obrade otopini je polako dodavana voda. Zbog dodane vode otapalo postaje polarnije, što smanjuje topljivost kurkumina. Kada ravnotežna koncentracija premaši prag topljivosti, postiže se prezasićenje kurkumina i započinje nukleacija kristala. Pri ultrazvučnoj obradi velikom snagom rast čestica lijeka zaustavlja se u početnim fazama.
Pročitajte više o ultrazvučnom taloženju i kristalizaciji nanokristala!