Hielscher ultrazvučna tehnologija

Obrada ultrazvukom nanočestica za Pharmaceuticals

Ultrazvuk je inovativna tehnologija koja se uspješno koristi za sonochemical Sinteza, razbijanje nakupina, disperzija, emulsifving, Funkciju i aktiviranje čestica. Osobito u nanotehnologiji je ultrazvuka je bitan tehnika za sintezu i obradu svrhu nano-veličine materijala. Od nanotehnologija je stekao ovaj izvanredan znanstveni interes, nano-veličine čestice se koriste u izuzetno brojnim znanstvenim i industrijskim područjima. Pharma grana je otkrio visoki potencijal ovog fleksibilan i promjenjivog materijala, previše. Prema tome, nanočestice su uključeni u različite funkcionalne primjene u farmaceutskoj industriji, te uključuju:

  • za primjenu lijeka (nosač)
  • dijagnostički proizvodi
  • pakiranje proizvoda
  • otkriće biomarkera

Nanomaterijala u Pharmaceuticals

Posebno, dostava lijeka putem nanočestica već je dokazana metoda za isporuku aktivnih sredstava koja su davana prije oralno ili injekcijom. (Bawa 2008) Nano-formulirani lijekovi mogu se dozirati i isporučiti mnogo učinkovitiji jer nove tehnike otvaraju potpuno nove načine liječenja. Ova visoko-potencijalna tehnologija pomaže u isporuci lijekova, toplote ili drugih aktivnih tvari specifičnim stanicama, tj. Bolesnim stanicama. Ovom izravnom isporukom lijeka, zdrave stanice su neupadljive učincima lijeka. Jedno polje, u tim nano-formuliranim lijekovima već pokazuje svoje obećavajuće rezultate je terapija raka. U terapiji raka to je velika prednost nano-veličine tvari da velike doze molekula lijeka mogu biti isporučene izravno u tumorske stanice za maksimalne učinke, a istovremeno smanjujući nuspojave na druge organe. (Liu et al. 2008) Ova prednost rezultira nano-veličinom tako da čestice mogu proći stanične stjenke i membrane i osloboditi aktivne tvari lijeka izravno na ciljane stanice.

obrada nanomaterijala

Kako se nanomaterijala definira kao čestice s dimenzijama manje od 100 nm to znači da je proizvodnja i prerada tih tvari zahtijevaju veće napore.
Za osnivanje i obradu nanočestice, nakupine moraju biti slomljen i lijepljenje snage moraju se prevladati. ultrazvučna kavitacija je dobro poznata tehnologija za razbijanje aglomeracije i raspršiti nanomaterijala. Raznolikost nanomaterijala i oblika otvara mnogostruke promjene za farmaceutska istraživanja. ugljikove nanocjevčice (CNT) imaju veliki unutarnji volumen koji omogućava da se više molekula lijeka zatakne, a oni imaju različite unutarnje i vanjske površine za funkcionalizaciju. (Hilder i sur., 2008). Time CNTs mogu nositi različite molekule kao što su aktivna sredstva, DNA, proteini, peptidi, ciljani ligandi itd. U stanice. CNT su prepoznate kao kvintesencijalni nanomaterijali i stekli status jednog od najaktivnijih područja nanoznanosti i nanotehnologije. MWCNT se sastoji od 2-30 koncentričnih grafitnih slojeva promjera od 10 do 50 nm i dužine veće od 10 μm. S druge strane, SWCNT je puno tanji, s promjerom od 1,0 do 1,4 nm. (Srinivasan 2008) Nanočestice kao i nanocjevčice mogu ući u stanice i mogu ih potpuno preuzeti. Naročito su poznati funcionalizirani ugljikovi nanocjevčici (f-CNT) koji poboljšavaju topljivost i omogućuju učinkovito ciljanje tumora. Time se sprječava da f-CNT, SWNT i MWNT budu citotoksični (= toksični za stanice) i mijenjaju funkciju imunološkog sustava. Na primjer, Single-stijenki nanocjevčice ugljika (SWCNTs) visoke čistoće može biti proizvedena u sonochemical način: visoke čistoće SWCNTs može se dobiti u tekućem otopine ultrazvuka silika prah 20 min. na sobnoj temperaturi i tlaku okoline. (Srinivasan 2005)

Sonochemically izrađeni pojedinačni stijenki atoma nanocjevčice (SWNTs / SWCNTs)

Slika 1: Sonochemical proizvodnja SWCNTs. Silicij u prahu u otopini ferocen-ksilen smjesa je sonicirana kroz 20 minuta. na sobnoj temperaturi i pod atmosferskim tlakom. Sonication proizvodi visoke čistoće SWCNTS na površinu silicijevog dioksida praha. (Jeong et al. 2004)

Funkcionalizirani ugljika Nanocjevčice (f-CNTs) također može djelovati kao sustava isporuke cjepiva. Osnovni koncept je povezati antigen ugljikove nanocjevčice zadržavajući svoju konformaciju, time inducirati odgovor antitijela s pravom specifičnosti.
Keramički nanočestice, tj izvedene iz silika, Titanov ili aluminijev oksid, imaju poroznu površinu čestica koje ih idealnim nosač lijeka čini.

Sinteza i ultrazvučni Taloženje nanočestica

Nanočestice mogu biti generirani odozdo prema gore sintezom ili precipitacijom. ultrazvučna kemija je jedna od najstarijih tehnika koje se koriste za dobivanje spojeva nano. Suslick u svom originalnom radu sonicirana Fe (CO) 5 ili kao čiste tekućine ili otopine u deaclin i dobiven 10-20nm veličine nanočestica amorfna željeza. Općenito, prezasićene smjesa počinje formiranje čvrste čestice izvan visoko koncentriranog materijala. Ultrasonikacije poboljšava miješanje pred-pokazivači a povećava masovnu prijenos na površini čestica. To dovodi do manjih veličina čestica i viši uniformnosti.

Ultrazvučni homogeniziranje omogućiti učinkovite za dispergiranje, raspršivanje i mfunctionalization nano materijala.

Pic. 1: Hielscher laboratorij uređaj UP50H za sonication malim količinama, npr raspršivanje MWNTs.

Ultrazvučno Funkcionalizacija Nanočestice

Da bi se dobile nanočestice s specifičnim karakteristikama i funkcijama, površina čestica mora biti modificirana. Različiti nanosistemi poput polimernih nanočestica, liposoma, dendrimera, ugljikovih nanocjevčica, kvantnih točaka itd. Mogu se uspješno funkcionalizirati za učinkovito korištenje u farmaceutici.
Kako bi se funkcionaliziranje kompletnu površinu svake pojedine čestice, dobar način disperzija je potrebno. Kada dispergirane čestice tipično su okruženi graničnog sloja molekula privučenih na površinu čestica. Kako bi za nove funkcionalne skupine doći do površine čestica, ovaj rubni sloj treba biti razbijena ili ukloniti. Tekući mlaznice proizlaze iz ultrazvučne kavitacije se mogu postići brzine do 1000 kilometarskog / sat. Taj stres pomaže u prevladavanju privlače snage i nosi funkcionalne molekule na površini čestica. U ultrazvučna kemija, taj efekt se koristi za poboljšanje performansi raspršenih katalizatora.

Primjer praktične:

Ultrazvučna funkcionalizacija SWCNTs od PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) pokazali su da disperzija jednostrukih zidnih ugljikovih nanocjevčica (SWNTs) ultrazvukom s fosfolipid-polietilen glikolom (PL-PEG) to fragmentira, čime se interferira sa svojom sposobnošću blokiranja nespecifičnog uzimanja stanica. Međutim, nefragmentirani PL-PEG potiče specifičnu staničnu primjenu ciljnih SWNTs na dvije različite skupine receptora izraženih od stanica raka. Ultrazvučno liječenje u prisustvu PL-PEG je uobičajena metoda koja se koristi za dispergiranje ili funkcionalizaciju ugljikovih nanocjevčica, a integritet PEG važan je za promicanje specifičnog staničnog uzimanja liganiziranih nanocjevčica. Budući da je fragmentacija vjerojatno posljedica ultrasonikacije, tehnike koja se obično koristi za raspršivanje SWNT, to je možda zabrinutost za određene primjene kao što je isporuka lijeka.

Ultrazvučni disperzivni oprema, kao što su ultrasonicator UP400S su savršeno sredstvo za raspršivanje, a fragmente SWCNTs u cilju pripreme farmaceutskih tvari.

Sl. 2: Ultrazvučna disperzija SWCNTs s PL-PEG (Zeineldin et al 2009.)

Ultrazvučno liposoma Nastanak

Još jedna uspješna primjena ultrazvuka je priprema liposoma i nano-liposoma. Sustavi za primjenu lijekova i gena na bazi liposoma igraju značajnu ulogu u mnogostrukim terapijama, ali iu kozmetici i prehrani. Liposomi su dobri nositelji, jer se aktivni agensi topljivi u vodi mogu staviti u vodeni centar liposoma, ili ako je sredstvo topljivo u lipolu, u lipidnom sloju. Liposomi se mogu formirati upotrebom ultrazvuka. Osnovni materijal za pripremu liposoma su amfilne molekule izvedene ili bazirane na biološkim membranskim lipidima. Za formiranje malih unilamelarnih vezikula (SUV), disperzija lipida se lagano sonificira – npr s ručni uređaj ultrazvučnog UP50H (50W, 30kHz) je VialTweeter ili ultrazvučni reaktor UTR200 – u ledenoj kupelji. Trajanje takvog ultrazvučnog tretmana traje cca. 5 - 15 minuta. Također, drugi postupak za dobivanje malih jednoslojnih vezikula je ultrazvukom od multilarnelarnim vezikule liposoma.
Dinu-Pirvu et al. (2010) navodi dobivanje transferosoma obrađivanjem MLV čija je na sobnoj temperaturi.
Hielscher Ultrasonics nudi razne ultrazvučnih uređaja, sonotroda i pribor kako bi se zadovoljile potrebe svih vrsta procesa.

Ultrazvučni enkapsulacija u liposome sredstava

Liposomi radi kao nosači za tvari. Ultrazvuk je učinkovito sredstvo za pripremu i formiranje liposoma za zadržavanje aktivnih sredstava. Prije kućištima, liposomi sklone tvoriti zbog punjenja naboja interakcije površine fosfolipida polarnih glave (Míckova i sur. 2008), nadalje moraju biti otvorena. Kao primjer, Zhu et al. (2003) opisuju kapsuliranje biotin praha u liposome ultrazvukom. Kao biotin praha doda se u otopinu vezikula suspenzija, otopina je sonicirana cca. 1 sat. Nakon te obrade, biotin zatvoreni u liposome.

liposomalni Emulzije

Kako bi se poboljšala učinak njege vlaži i protiv starenja kreme, losione, gelove i druge cosmeceutical formulacije, emulgator dodaju se u liposomskih disperzije stabilizirati veće količine lipida. No, istraživanja su pokazala da je sposobnost liposoma je obično ograničen. Uz dodatak emulgatora, taj učinak će se pojaviti ranije i dodatni emulgatori uzrokovati slabljenje na prepreci afiniteta fosfatidilkolin. nanočestice – sastavljen od fosfatidilkolina i lipida - su odgovor na ovaj problem. Ove nanočestice se formiraju kapljice ulja koji je pokriven jednog sloja fosfatidilkolin. Upotreba nanočestica omogućuje formulacije koje su u stanju apsorbirati više lipida i ostati stabilna, tako da dodatni emulgatori nisu potrebni.
Ultrasonication je dokazana metoda za proizvodnju nanoemulzija i nanodisperzija. Visoko intenzivna ultrazvuka opskrbljuje energiju koja je potrebna za raspršivanje tekuće faze (disperzna faza) u malim kapljicama u drugoj fazi (kontinuirana faza). U disperzivnoj zoni implodirajući kavitacijski mjehurići uzrokuju intenzivne udarne valove u okolnoj tekućini i dovode do stvaranja tekućih mlazova velike tekućinske brzine. Da bi se stabilizirale novoformirane kapljice disperzne faze protiv koalescencije, emulziji su dodani emulzifikatori (površinski aktivne tvari, surfaktanti) i stabilizatori. Budući da koalescencija kapljica nakon poremećaja utječe na konačnu distribuciju veličine kapljica, efikasno stabiliziranje emulgatora se koristi za održavanje konačne distribucije veličine kapljica na razini koja je jednaka raspodjeli neposredno nakon poremećaja kapljica u ultrazvučnoj disperznoj zoni.

liposomalni Disperzije

Liposomske disperzije, koje se temelje na nezasićenoj fosfatidilkloridu, nemaju stabilnost protiv oksidacije. Stabilizacija disperzije može se postići antioksidansima, kao što je kompleks vitamina C i E.
Ortan et al. (2002) ostvaren je u svojoj studiji koja se odnosi na ultrazvučnom pripremu Anethum graveolens eterično ulje u liposome dobre rezultate. Nakon sonikacije, dimenzija liposoma su između 70-150 nm, a MLV između 230-475 nm; Ove su vrijednosti približno konstantna i nakon 2 mjeseca, ali inceased nakon 12 mjeseca, a posebno u SUV disperzije (vidi histograma dolje). Mjerenje stabilnosti, što se tiče bitne gubitak ulja i raspodjele veličina, također je pokazala da liposomalne disperzije održava sadržaj hlapivih ulja. To sugerira da je zarobljavanje eteričnog ulja u liposome povećala stabilnost ulja.

Ultrazvučno pripremljeni više lamelarni vezikule (MLV) i jednog Uni-lamelama mjehurići (SUV) pokazuju dobru stabilnost u vezi bitnih gubitak ulja i raspodjele veličine čestica.

Sl. 3: Ortan et al. (2009): Stabilnost MLV i SUV disperzija nakon 1 godine. Liposomalne formulacije bile su pohranjene na 4 ± 1 ° C.

Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučnom pripravku liposoma!

ultrazvučni efekti

Uz ultrazvučnu proizvodnju nanočestica, obrada ovih tvari široko je područje za primjenu ultrazvuka. Aglomerati moraju biti razbijeni, čestice moraju biti odložene i / ili raspršene, površine moraju biti aktivirane ili funkcionalizirane, a nano-kapljice moraju biti emulgirane. Za sve ove korake obrade, ultrazvuk je dokazana bitna metoda. Ultrazvuk visoke snage stvara intenzivne efekte. Kada ultrazvučno čuva tekućine pri visokim intenzitetima, zvučni valovi koji se šire u tekući medij rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokotlačnog (komprimiranog) i niskotlačnog (rijedak) ciklusa, s stopama ovisno o učestalosti. Tijekom ciklusa niskog tlaka, visokotlačni ultrazvučni valovi stvaraju mala mjehurića vakuuma ili praznine u tekućini. Kada mjehurići dosegnu volumen na kojem više ne apsorbiraju energiju, oni se silovito kolaju tijekom visokotlačnog ciklusa. Taj fenomen se naziva kavitacija,
Implozija kavitaciju mjehurića rezultira mikro turbulencija i mikro-mlazova do 1000 kilometarskog / sat. Velike čestice su predmet erozije (pomoću kavitacije raspada u okolne tekućine), ili smanjenje veličine čestica (obzirom na fisije preko sudara između čestica ili raspada kavitacije mjehurića formira na površini). To dovodi do naglog ubrzanja procesa difuzije, masa za prijenos i krute faze reakcije zbog kristalita veličina i struktura mijenja. (Suslick 1998)

Ultrazvučna oprema za obradu

Hielscher je vrh dobavljač visoke kvalitete i visokih performansi ultrazvučnih procesora za laboratorij i industrijsku primjenu. Uređaji u rasponu od 50 W sve do 16000 W omogućiti da pronađete pravu ultrazvučni procesor za svaki volumen i svakom procesu. Do njihove visoke performanse, pouzdanost, robusnost i jednostavan rad, ultrazvučni tretman je bitan tehnika za pripremu i obradu nanomaterijala. Opremljen CIP (čistom-in-mjesto) i SIP (sterilizirati-in-place), Hielscher je ultrazvučni uređaji jamče sigurnu i učinkovitu proizvodnju u skladu s farmaceutskim standardima. Svi posebni ultrazvučni procesi mogu se lako testirati u laboratoriju ili klupa-top ljestvice. Rezultati ovih ispitivanja su u potpunosti reproducirati, tako da sljedeći scale-up je linearno i mogu se lako, bez dodatnih napora u pogledu optimizacije procesa.

Sono-sinteza se može izvesti kao šarže ili kontinuirani postupak.

Pic. 2: ultrazvučni reaktor protočnu ćeliju omogućilo kontinuirano obradu.

Literatura / Reference

  • Bawa, raj (2008): Nanopčlanak-based Therapeutics u ljudi: anketa. U: zakon o nanotehnologiji & Poslovni, ljeto 2008.
  • Dinu-Pirvu, Cristina; Hlevca, Cristina; Ortan, Alina; Prisada, Razvan (2010): Elastični vezikule kao droga prijevoznika ipak kožu. U: Farmacia Vol.58, 2/2010. Bukurešt.
  • Hilder, Tamsyn A .; Hill, James M. (2008): Oblaganje od lijekova protiv raka cisplatinom u nanocjevčice. ICONN 2008. http://ro.uow.edu.au/infopapers/704
  • Jeong, Soo-Hwan; Ko, Ju-Hye; Park, Jing-Bong; Park Wanjun (2004): A Sonochemical Put do jednu stjenku ugljikove nanocjevčice pod sobnim uvjetima. U: Journal of American Chemical Society 126/2004; str. 15.982-15.983.
  • Ko, weon Bae; Park, byoung Eun; Lee, Young min; Hwang, Sung Ho (2009): Sinteza fullerene [C60]-zlato nanočestice koristeći ne-ionski surfactantspolysorbat 80 i Brij 97. U: časopis za keramičke obrade istraživanja Vol. 10, 1/2009; pp. 6-10.
  • Liu, Zhuang; Chen, Kai; Davis, Corrine; Sherlock, Sarah; Cao, Qizhen; Chen Xiaoyuan; Dai, Hongjie (2008): dostava lijekova s ugljičnim Nanotubima za in vivo liječenje raka. U: istraživanje raka 68; 2008.
  • Mícková, A.; Tománková, K.; Kolárová, H.; Bajgar, R.; Kolár, P.; Sunka, P.; Plencner, M .; Jakubová, R.; Benes, J.; Kolácná, L .; Plánka, A.; Amler, E. (2008): Ultrazvučni Shock-Wave kao kontrolni mehanizam za sustav za isporuku lijekova s ​​liposomem za moguću uporabu u skelama implantiranim u životinjama s defektima zaražene žlijezdom hrskavicom. U: Acta Veterianaria Brunensis Vol. 77, 2008; str. 285-280.
  • Nahar, M .; Dutta, T .; Murugesan, S .; Asthana, A .; Mishra, D .; Rajkumar, V .; Tara, M .; Saraf, S .; Jain, N. K. (2006): Funkcionalni polimerni nanočestice: učinkovito i obećavajući alat za aktivno isporuku bioactives. U: Critical Reviews in Lijek Carrier Systems, Vol. 23. 4./2006; str. 259-318.
  • Ortan, Alina; Campeanu, Gh .; Dinu-Pirvu, Cristina; Popescu, Lidia (2009): Istraživanja se odnose na akumuliranjem Anethum graveolens eterično ulje u liposome. U: Poumanian Biotehnološki Letters Vol. 14, 3/2009; str. 4411-4417.
  • Srinivasan, C. (2008): ugljika nanocjevčice u terapiji raka. U: Current znanosti, Vol.93, No.3, 2008.
  • Postupak Srinivasan, C. (2005) A „PRIHVATLJIVIH” za sintezu pojedinačnih stijenkom ugljikove nanocjevčice pod sobnim uvjetima. U: Current znanosti, Vol.88, br.1, 2005., str 12-13..
  • Suslick, Kenneth S. (1998): Kirk-Othmer poznate Encyclopedia of Chemical Technology, 4. izd. J. Wiley & Sons, New York, Vol. 26, 1998., str. 517-541.
  • Zeineldin, Reema; Al-Haik, Marwan; Hudson Laurie G. (2009): Role of polietilen glikola integritet specifični receptor za ciljanje ugljikove nanocjevčice na stanice raka. U: Nano Letters 9/2009; str. 751-757.
  • Zhu Hai Feng; Li, lipnja Bai (2003): Prepoznavanje biotin funkcionalnim liposoma. U: Kineski Kemikalije Letters Vol. 14, 8/2003; str. 832-835.

Kontaktirajte nas / zatražite dodatne informacije

Razgovarajte s nama o svojim zahtjevima za obradu. Mi ćemo preporučiti najprikladnije za postavljanje i obrade parametara za svoj projekt.





Molimo, imajte na umu da je pravila o privatnosti,