Nano-inkapsulirano intranazalno cjepivo protiv S. Pneumoniae s ultrazvukom
Prednost cjepiva za S. pneumoniae inkapsuliranih u nanočestice
Mott i sur. (2013.) utvrdili su učinkovitost intranazalne dostave konstrukta cjepiva od 234 ± 87,5 nm nanočestica polimliječne ko-glikolne kiseline u uspostavljanju zaštite od eksperimentalne respiratorne pneumokokne infekcije. Nanočestice koje inkapsuliraju toplinom ubijeni Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) zadržane su u plućima 11 dana nakon nazalne primjene u usporedbi s praznim NP. Imunizacija s NP-HKSP proizvela je značajnu otpornost protiv S. pneumoniae infekcije u usporedbi s primjenom samog HKSP-a. Povećana zaštita korelirala je sa značajnim povećanjem antigen-specifičnog Th1-povezanog IFN-c citokinskog odgovora plućnih limfocita. Ova studija utvrđuje učinkovitost tehnologije bazirane na NP kao neinvazivnom i ciljanom pristupu za nazalno-plućnu imunizaciju protiv plućnih infekcija.
Protokol ultrazvučne pripreme nanočestica
ultrazvučna liza
1×106 nanočestice inkapsulirane toplinski ubijene Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) su lizirani sonikacijom u 200 µl fosfatno puferirane fiziološke otopine (PBS), a 70 mg poli mliječne ko-glikolne kiseline (PLGA) otopljeno je u 1 ml etil acetata. Ove dvije otopine su pomiješane i vorteksirane maksimalnom brzinom 1 minutu kako bi nastala primarna emulzija vode u ulju.
ultrazvučna inkapsulacija
Metoda dvostruke emulzije: Primarna emulzija je zatim pomiješana s 3 ml 1 % otopine polivinil alkohola (PVA). Ova otopina je sonicirana pomoću ultrazvučnog procesora UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Njemačka) na 40 % amplitude tijekom 2 minute u kontinuiranom načinu rada (100 % ciklus), u čistoj staklenoj bočici uronjenoj u led radi raspršivanja topline, kako bi se pripremile HKSP inkapsulirane PLGA nanočestice. Otopina je dalje razrijeđena do 20 ml autoklaviranom vodom (steriliziran 0,22 µ filterom) i miješana 1 h na sobnoj temperaturi pod blagim vakuumom kako bi ispario etil acetat. Otopina je zatim centrifugirana da se prikupe NP-ovi, a ovaj postupak je ponovljen dva puta da se ukloni višak PVA. Talog nanočestica resuspendiran je u 500 µl autoklavirane vode i osušen zamrzavanjem. Konačne nanočestice pohranjene su na -20°C do daljnje uporabe.
Veličina čestica ubijenih toplinom Streptococcus pneumoniae-inkapsulirane PLGA nanočestice. Veličina čestica vodene suspenzije nanočestica mjerena dinamičkim raspršenjem svjetlosti pokazuje prosječnu veličinu i Gaussovu distribuciju čestica u šarži.
Ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa šaržnim reaktorom sa kontinuiranim miješanjem
Ultrazvučni procesori za farmaceutske formulacije
Hielscher Ultrasonic ima dugogodišnje iskustvo u dizajnu, proizvodnji, distribuciji i servisu ultrazvučnih homogenizatora visokih performansi za farmaceutsku i prehrambenu industriju.
Priprema visokokvalitetnih liposoma, čvrstih lipidnih nanočestica, polimernih nanočestica i ciklodekstrinskih kompleksa su procesi koji Hielscher ultrazvučni sustavi koriste s visokom pouzdanošću i vrhunskom kvalitetom izlaza. Hielscher ultrasonicators omogućuju preciznu kontrolu nad svim procesnim parametrima, kao što su amplituda, temperatura, tlak i energija sonikacije. Inteligentni softver automatski protokolira sve parametre sonikacije (vrijeme, datum, amplituda, neto energija, ukupna energija, temperatura, tlak) na ugrađenoj SD kartici.
- Emulgiranje visoke učinkovitosti
- Točna kontrola veličine čestica i opterećenja
- Visoko opterećenje aktivnim tvarima
- Točna kontrola nad procesnim parametrima
- Brzi proces
- Netermalna, precizna kontrola temperature
- linearna skalabilnost
- ponovljivost
- Standardizacija procesa? GMP
- Sonde i reaktori koji se mogu autoklavirati
- CIP? SIP
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas!? Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorija do pilot i industrijski mjerilo.
Literatura/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 nano veličine kao što su nano-emulzije, liposomi, čvrste lipidne nanočestice, polimerne nanočestice i nano-strukturirani lipidni nosači koriste se za formuliranje lijekova s poboljšanim funkcijama kao što su poboljšana bioraspoloživost, povećana biokompatibilnost, ciljana isporuka, povoljni poluproizvodi u krvi života i vrlo niske ili nikakve toksičnosti za zdrava tkiva. Ultrazvuk je vrlo učinkovita tehnika za formuliranje različitih oblika nanoterapeutika. Pročitajte više o primjeni ultrazvuka u farmaceutskoj proizvodnji!
liposomi
Liposom je sferično oblikovana vezikula koja ima najmanje jedan lipidni dvosloj, koji inkapsulira jezgru hidrofobnih tvari. I veličina, kao i hidrofobni i hidrofilni karakter pretvaraju liposome u moćne sustave za isporuku lijekova, npr. liposomski vitamin C. Na karakteristike liposoma značajno utječu sastav lipida, površinski naboj, veličina i tehnika pripreme. Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj pripremi liposoma!
nano-emulzije
Nanoemulzije ili submikronske emulzije su emulzije s veličinom kapljica između 20-200 nm i uskom raspodjelom kapljica. Kapljice nano veličine nude nekoliko prednosti za oralnu primjenu kao i za topikalno/transdermalno davanje farmaceutskih i bioaktivnih tvari, npr. CBD nanoemulzija. Kapljice nano veličine sa sposobnošću učinkovitog otapanja lipofilnih lijekova kao i povećana stopa apsorpcije čine nano-emulzije često korištenim oblikom primjene za visoku bioraspoloživost. Nanoemulgirane formulacije također se mogu koristiti za produženo oslobađanje lipofilnih ili hidrofilnih lijekova.
Pročitajte više o ultrazvučnoj proizvodnji nano-emulzija!
čvrste lipidne nanočestice
Čvrsta lipidna nanočestica (SLN) je sferična nanočestica srednjeg promjera između 10 i 1000 nanometara. Čvrste lipidne nanočestice imaju čvrstu matricu lipidne jezgre u kojoj se lipofilne molekule (aktivne tvari) mogu solubilizirati tako da nanočestica djeluje kao nosač lijeka. Lipidna jezgra stabilizirana je emulgatorom ili surfaktantom. S primjenama za parenteralnu i oralnu primjenu, kao i za okularnu, plućnu i topikalnu dostavu lijekova, čvrste lipidne nanočestice koriste se za poboljšanje učinkovitosti liječenja i smanjenje sistemskih nuspojava.
Pročitajte više o ultrazvučno potpomognutoj sintezi čvrstih lipidnih nanočestica!
Nano-strukturirani lipidni nosači
Kao i čvrste lipidne nanočestice (SLN), nanostrukturirani lipidni nosači (NLC) drugi su oblik nanočestica na bazi lipida. Nanostrukturirani lipidni nosači (NLC) su modificirane čvrste lipidne nanočestice koje se sastoje od mješavine čvrstih i tekućih lipida i nude poboljšanu stabilnost i kapacitet punjenja.
Nano-strukturirani lipidni nosači mogu se pripremiti metodom ultrazvučne emulzije.
Kristali nano veličine
Ultrasonic crystallization and precipitation is a highly potent way to encapsulate substances with a poor water-solubility into a coated crystal. Zheng et al. (2020) report the ultrasonic encapsulation of curcumin, a bioactive compound with many health benefits, but poor bioavailability due to low water-solubility. The research team developed a polyelectrolyte layer-by-layer (LbL) nanoshell formation to encapsulate the curcumin molecules. They state that “[u]nlike the commonly used emulsion methods, our ultrasonic assisted LbL encapsulation can achieve nanoparticles of much smaller size. For curcumin, we obtained crystalline nanoparticles with an average size of 80 nm, and ξ-potential of +30 mV or -50 mV, which ensured stability of these nanocolloids for months (kept in saturated drug solution). Formation of shells with two bilayers of biocompatible polyelectrolytes allowed slow drug release during ca 20 hours.”
Protokol nukleacije kurkumina: Kurkumin u prahu otopljen je u 60% otopini etanol/voda. Nakon potpunog otapanja kurkumina dodani su vodeni polikationi, poli(alilamin hidroklorid), PAH ili biorazgradivi protomin sulfat (PS). Zatim je otopina sonikirana s UIP1000, snažnim ultrazvučnim ultrazvučnim uređajem od 1 kW tvrtke Hielscher Ultrasonic, pri 100 vata po ml otopine. Tijekom ultrazvuka, voda se polako dodavala otopini. Zbog dodane vode otapalo postaje polarnije, što smanjuje topljivost kurkumina. Kada ravnotežna koncentracija prijeđe prag topljivosti ra dolazi do prezasićenja kurkumina i počinje nukleacija kristala. Pod visokom snagom ultrazvuka, rast čestica lijeka je zaustavljen u početnim fazama.
Pročitajte više o ultrazvučnom taloženju i kristalizaciji nano-kristala!