Ultrazvučna formulacija niosoma
Niosomske vezikule kao nano-nosač za aktivne sastojke
Niosom je neionska vezikula na bazi surfaktanta, uglavnom formirana neionskom tenzidom i ugradnjom kolesterola kao pomoćne tvari. Niosomi su stabilniji protiv kemijske razgradnje ili oksidacije i imaju dugo vrijeme skladištenja u usporedbi s liposomima. Zbog surfaktanata koji se koriste za pripremu niosoma, oni su biorazgradivi, biokompatibilni i neimunogeni. Niosomi su osmotski aktivni, kemijski stabilni i nude dulje vrijeme skladištenja u usporedbi s liposomima. Ovisno o veličini i lamelarnosti, dostupne su različite metode pripreme kao što je sonikacija, isparavanje obrnute faze, hidratacija tankog filma ili trans-membranski pH gradijent postupak preuzimanja lijeka. Ultrazvučna priprema niosoma je poželjna tehnika za proizvodnju jednoslojnih vezikula, koje su male i ujednačene veličine.
Ultrazvučna formula niosoma
Za formuliranje niosoma potrebno je pripremiti emulziju ulja u vodi (u/v) od organske otopine surfaktanta, kolesterola i vodene otopine koja sadrži bioaktivni spoj, odnosno lijek. Ultrazvučna emulgacija je vrhunska tehnika za miješanje tekućina koje se ne miješaju kao što su ulje i voda. Smicanjem kapljica obje faze i njihovim razbijanjem na nano-veličinu, dobiva se nano-emulzija. Potom se organsko otapalo isparava, što rezultira niosomima punim terapijskim agensima, koji se raspršuju u vodenoj fazi. U usporedbi s mehaničkim miješanjem, ultrazvučna tehnika formulacije niosoma ističe se stvaranjem niosoma s manjom prosječnom dimenzijom i nižim indeksom polidisperznosti u brz proces. Upotreba manjih vezikula općenito je poželjnija, s obzirom na to da one izbjegavaju tjelesne mehanizme čišćenja bolje od većih čestica i ostaju duže vrijeme u krvotoku. (usp. Bragagni i dr. 2014.)
- jednoslojni, mali jednolični mjehurići
- jednostavan i brz proces
- ponovljiv
- precizno kontrolirati
- Sef
- lako skalabilan
Ultrazvučni protokoli za pripremu niosoma
Formulacija niosoma korištenjem sonikacije opsežno je istražena tako da su dostupni brojni znanstveno potvrđeni protokoli za ultrazvučnu proizvodnju niosoma.
U nastavku možete pronaći kratki pregled nekoliko protokola formulacije za pripremu i punjenje niosoma pomoću sonikacije.
Niosomi napunjeni ekstraktima Withania somnifera
Chinembiri i sur. (2017) formulirali su sirovi ekstrakt Withania somnifera u niosome namijenjene lokalnoj primjeni. Bioaktivni spojevi su inkapsulirani ubrizgavanjem otapala. Zbog toga su organska i vodena faza kontinuirano magnetski miješane, a temperatura je održavana na 60°C ± 2°C dok se organsko otapalo ne ukloni. Rezultirajuća formulacija je ohlađena i sonikirana na ledu koristeći Hielscher UP200ST sonikator. Niosomi su imali prosječnu veličinu u rasponu od cca. 165,9 ± 9,4 i pokazala je visoku učinkovitost zarobljavanja (EE%) withanolida A.
Niosomi puni doksorubicinom
Niosomi N-palmitoil glukozamina (Glu) napunjeni doksorubicinom, lijekom protiv raka, pripremljeni su mućkanjem mješavine NPG (16 mg), Spana 60 (65 mg), kolesterola (58 mg) i Solulana C24 (54 mg). ) u otopini doksorubicina (1,5 mg/ml, 2 ml, pripremljeno u PBS-u) na 90°C tijekom 1 h, nakon čega slijedi sonifikacija sonde tijekom 10 minuta (75% od maks.).
Vezikule palmitoil glikol hitozana (GCP) pripremljene su kako je prethodno opisano (11) sonikacijom glikol hitozana (10 mg) i kolesterola (4 mg) u otopini doksorubicina (1,5 mg/ml). (Dufes i dr. 2004.)
UP400St – Ultrazvučni uređaj snage 400 W za formulaciju nano-nosača kao što su niosomi
Alternativne metode pripreme niosoma
Alternativne metode formuliranja niosoma kao što je tehnika isparavanja obrnute faze ili trans-membranski pH gradijent procesa unosa lijeka uključuju primjenu ultrazvučne energije. Obje se tehnike uglavnom koriste za formuliranje multilamelarnih vezikula (MLV). U nastavku možete pronaći kratak opis obje tehnike i uključenog koraka sonikacije.
Sonikacija u pripremi niosoma isparavanjem reverzne faze
U metodi isparavanja obrnute faze (REV), komponente niosomalne formulacije se otapaju u smjesi etera i kloroforma i dodaju u vodenu fazu, koja sadrži lijek. Ultrazvučna emulgacija koristi se za pretvaranje smjese u emulziju fine veličine. Nakon toga se organska faza ispari. Niosom dobiven tijekom isparavanja organskog otapala su jednoslojni mjehurići velike veličine.
Proces unosa lijeka u transmembranski pH gradijent
Za transmembranski pH gradijent (unutar kiselih) proces unosa lijeka (s daljinskim punjenjem), surfaktant i kolesterol se otapaju u kloroformu. Otapalo se zatim upari pod vakuumom kako bi se dobio tanki film na stijenci tikvice s okruglim dnom. Film je hidratiziran s 300 mM limunskom kiselinom (pH 4,0) vorteksiranjem suspenzije. Multilamelarne vezikule su zamrznute i odmrznute tri puta i zatim sonikirane pomoću ultrazvučnog uređaja tipa sonde. Ovoj niosomskoj suspenziji doda se vodena otopina koja sadrži 10 mg/ml lijeka i miješa se na vorteksu. pH uzorka se zatim povisi na pH 7,0-7,2 s 1M dinatrijevim fosfatom. Zatim se smjesa zagrijava do 60°C 10 minuta. Ova tehnika daje prinose u multilamelarnim vezikulama. (usp. Kazi i dr. 2010.)
Ultrazvučno smanjenje veličine niosoma
Niosomi su obično unutar raspona veličina od 10 nm do 1000 nm. Ovisno o tehnici pripreme, niosomi su često relativno velike veličine i skloni su stvaranju agregata. Međutim, specifične veličine niosoma važan su čimbenik kada se radi o ciljanoj vrsti sustava isporuke. Na primjer, vrlo mala veličina niosoma u nanometarskom rasponu najprikladnija je za sistemsku isporuku lijeka, gdje se lijek mora isporučiti kroz stanične membrane kako bi došao do ciljnog mjesta u stanici, dok se veći niosomi preporučuju za intramuskularnu i intrakavitetnu isporuku lijeka ili oftalmološke primjene. Ultrazvučno smanjenje veličine niosoma uobičajeni je korak tijekom pripreme niosoma visoke snage. Ultrazvučne sile smicanja deaglomeriraju i raspršuju niosome u mono-disperzne nano-niosome.
protokol – Ultrazvučno smanjenje veličine liponiosoma
Naderinezhad i sur. (2017.) formulirali su biokompatibilne LipoNiosome (kombinacija niosoma i liposoma) koji sadrže Tween 60: kolesterol: DPPC (u omjeru 55 : 30 : 15 : 3) s 3 % DSPE-mPEG. Kako bi se smanjila veličina pripremljenih LipoNiosoma, nakon hidratacije suspenziju su sonificirali 45 minuta (15 sekundi uključeno i 10 sekundi isključeno, amplituda 70% pri 100 vata) kako bi se smanjila agregacija čestica pomoću ultrazvučnog homogenizatora UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Njemačka). Za metodu pH-gradijenta, osušeni filmovi CUR-a, površinski aktivnih tvari i lipida hidratizirani su s 1300 mL amonijevog sulfata (pH 1⁄4 4) na 63 C tijekom 47 minuta. Zatim su nanočestice sonikirane preko ledene kupelji da bi se proizvele male vezikule.
Ultrazvučni uređaji za pripremu niosoma
Hielscher Ultrasonic ima dugogodišnje iskustvo u dizajnu, proizvodnji, distribuciji i servisu ultrazvučnih homogenizatora visokih performansi za farmaceutsku, prehrambenu i kozmetičku industriju.
Priprema visokokvalitetnih niosoma, liposoma, nanočestica čvrstih lipida, polimernih nanočestica, kompleksa ciklodekstrina i drugih nanostrukturiranih nosača lijekova procesi su u kojima Hielscher ultrazvučni sustavi prednjače zbog svoje visoke pouzdanosti, dosljedne izlazne snage i precizne upravljivosti. 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.
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
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
- Chinembiri TN, Gerber M., du Plessis LH, du Preez JL, Hamman JH, du Plessis J. (2017.): Lokalna isporuka sirovih ekstrakata Withania somnifera u niosomima i nanočesticama čvrstih lipida. Pharmacognosy Magazine 2017. listopad;13 (dodatak 3):S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018.): Učinak vrste surfaktanta, sadržaja kolesterola i različitih metoda smanjivanja veličine čestica niosoma. Iranski časopis za farmaceutska istraživanja 2018;17 (Suppl.2): 1-11.
- Ashraf Alemi, Javad Zavar Reza, Fateme Haghiralsadat, Hossein Zarei Jaliani, Mojtaba Haghi Karamallah, Seyed Ahmad Hosseini, Somayeh Haghi Karamallah (2018): Istodobna primjena paklitaksela i kurkumina u novim kationskim PEGiliranim niosomalnim formulacijama pokazuje poboljšanu sinergističku antitumorsku učinkovitost. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017.): Zajednička isporuka hidrofilnih i hidrofobnih lijekova protiv raka korištenjem biokompatibilnih pH-osjetljivih nanonosača na bazi lipida za karcinome otporne na više lijekova. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Činjenice koje vrijedi znati
Niosomi protiv liposoma
Liposomi i niosomi su mikroskopske vezikule, koje se mogu puniti bioaktivnim spojevima za isporuku lijeka. Niosomi su slični liposomima, ali se razlikuju po dvoslojnom sastavu. Dok liposomi imaju fosfolipidni dvosloj, niosomski dvosloj je napravljen od neionskih površinski aktivnih tvari, što dovodi do kemijske razlike u strukturnim jedinicama. Ova strukturna razlika daje niosomima veću kemijsku stabilnost, bolju sposobnost prodiranja kroz kožu i manje nečistoća.
Niosomi se po veličini dijele u tri velike skupine: male jednoslojne vezikule (SUV) imaju prosječni promjer od 10-100 nm, velike jednoslojne vezikule (LUV) imaju prosječnu veličinu od 100-3000 nm, a višeslojne vezikule (MLV) karakteriziraju više od jednog dvosloja.
“Niosomi se in vivo ponašaju poput liposoma, produžujući cirkulaciju zarobljenog lijeka i mijenjajući njegovu distribuciju po organima i metaboličku stabilnost. Kao i kod liposoma, svojstva niosoma ovise o sastavu dvosloja kao i načinu njihove proizvodnje. Zabilježeno je da interkalacija kolesterola u dvoslojeve smanjuje obujam zarobljavanja tijekom formulacije, a time i učinkovitost zarobljavanja.” (Kazi i dr. 2010.)
Niosomi se mogu pripremiti različitim tehnikama kao što su tehnika hidratacije tankog filma, ultrazvučna obrada, metoda isparavanja obrnute faze, metoda smrzavanja-odmrzavanja, mikrofluidizacija ili metoda dehidracije i rehidracije. Odabirom odgovarajućeg oblika pripravka, surfaktanta, sadržaja kolesterola, aditiva za površinski naboj i koncentracije suspenzije, sastav, lamelarnost, stabilnost i površinski naboj niosoma mogu se formulirati kako bi se ispunili specifični zahtjevi nosača lijeka.
Kako bi se proizveli visoko biokompatibilni niosomi s vrlo niskom citotoksičnošću, surfaktanti korišteni u pripremi niosoma trebaju biti biorazgradivi, biokompatibilni i neimunogeni.