Ultrahang egy innovatív technológia, amely eredményesen használható sonochemical szintézis, deagglomeration, szórás, emulgeáló, Funkcionalizálását és aktiválása részecskék. Különösen nanotechnológia, a ultrasonication alapvető technika a szintézis és feldolgozás céljából a nano-méretű anyagok. Mivel a nanotechnológia szerzett a kiemelkedő tudományos érdeklődés, nanoméretű részecskék hasznosítják rendkívül sok tudományos és ipari területeken. A Pharma ága felfedezte a nagy potenciállal ez a rugalmas és a változó anyagból is. Következésképpen, a nanorészecskék részt vesznek a különböző funkcionális alkalmazások a gyógyszeriparban, ezek a következők:

• gyógyszeradagoló (hordozó)
• diagnosztikai termékek
• termékcsomagolás
• biomarker felfedezés

Nanoanyagok Pharmaceuticals

Különösen a hatóanyag nanorészecskékkel történő bejuttatása már bizonyítottan alkalmas hatóanyag-leadásra, amelyeket orálisan vagy injekció formájában adtak be. (Bawa 2008) A nano-formulázott gyógyszerek sokkal hatékonyabban adagolhatók és szállíthatók, mivel az új technikák teljesen újszerű módon nyitják meg az orvosi kezeléseket. Ez a nagy potenciálú technológia elősegíti a gyógyszerek, a hő vagy más hatóanyagok szállítását bizonyos sejtekhez, azaz a beteg sejtekhez. Ezzel a közvetlen gyógyszeradagolással az egészséges sejteket nem befolyásolják a gyógyszerhatások. Az egyik téma, hogy a nano-formált gyógyszerek már bizonyítják ígéretes eredményüket a rákterápia. A rákterápiában a nano méretű anyagok nagy előnye, hogy a nagy dózisú gyógyszermolekulákat közvetlenül a tumorsejtekbe szállítják a maximális hatás elérése érdekében, miközben minimálisra csökkentik a más szervekre gyakorolt ​​mellékhatásokat. (Liu és munkatársai: 2008) Ez az előny a nano méretben azt eredményezi, hogy a részecskék képesek átadni a sejtfalakat és a membránokat, és a hatóanyagokat közvetlenül a megcélzott sejtekben felszabadítani.

feldolgozás nanoanyagok

Mivel a nanoanyagok meghatározása a részecskék mérete kisebb mint 100 nm ez azt jelenti, hogy a termelés és feldolgozás ezen anyagok esetében nagyobb erőfeszítéseket.
Forma és feldolgozni nanorészecskék, agglomerátumok kell törött és kötőerők kell sikerült megoldani. Ultrahangos kavitáció egy jól ismert technológia dezagglomerálására és eloszlassa a nanoanyagok. A változatosság a nanoanyagok és formák megnyitja sokrétű változások gyógyszerészeti kutatás. szén nanocsövek (CNT) nagy belső térfogattal rendelkezik, amely lehetővé teszi több gyógyszermolekulák kapszulázását, és a funkcionalizációhoz különböző belső és külső felületek vannak. (Hilder és munkatársai, 2008) Ezzel a CNT-k képesek különféle molekulákat, például aktív hatóanyagokat, DNS-eket, fehérjéket, peptideket, célzott ligandumokat stb. A CNT-ket elismert nanoméretű anyagokként ismerik el, és megszerezte a nanotudomány és a nanotechnológia egyik legaktívabb területét. Az MWCNT 2-30 koncentrikus grafitos rétegből áll, amelyek átmérője 10 és 50 nm közötti, hosszabb, mint 10 μm. Másrészt az SWCNT sokkal vékonyabb, az átmérője 1,0 és 1,4 nm közötti. (Srinivasan 2008) A nanorészecskék, valamint a nanocsövek beléphetnek a sejtekbe, és teljesen felvehetik őket. Különösen a funcionális szén nanocsövek (f-CNT) ismertek, amelyek fokozzák az oldhatóságot és lehetővé teszik a hatékony tumor célzást. Ezáltal az f-CNT-k, az SWNT-k és az MWNT-k megakadályozzák, hogy citotoxikusak (= toxikusak a sejtekre), és megváltoztassák az immunrendszer működését. Például, Egyfalú szén nanocsövek (SWCNTs) nagy tisztaságú lehet előállítani sonochemical módon: Nagy tisztaságú SWCNTs nyerhető a folyékony oldatban ultrahanggal szilikagél port 20 percig. szobahőmérsékleten és környezeti nyomáson. (Srinivasan 2005)

1. ábra: Sonochemical gyártása SWCNTs. Silica por oldott ferrocén-xilol keveréket már ultrahanggal kezeljük 20 percig. szobahőmérsékleten és környezeti nyomáson. Az ultrahangos kezelést termel nagy tisztaságú SWCNTS felületén a szilícium-dioxid port. (Jeong és mtsai. 2004)

Szén nanocső (f-CNT) is jár, mint a vakcina célba juttatására szolgáló rendszerek. Az alapgondolat az, hogy összekapcsolja az antigén szén nanocsövek megtartva konformációját, ezáltal, indukáló antitest válasz a megfelelő specifitással.
Kerámia nanorészecskék, azaz származtatott kovasav, Titándioxidot vagy timföldet, jellemző a porózus részecskék felületén, hogy teszi őket, hogy ideális gyógyszer hordozót.

Ultrahangos szintézise és Csapadék nanorészecskék

Nanorészecskék lehet elérni, alulról felfelé szintézissel vagy kicsapással. Sonochemistry az egyik legkorábbi technikák elkészítéséhez felhasznált nanoméretű vegyületek. Suslick az ő eredeti munka, ultrahanggal kezelt Fe (CO) 5 akár egy ügyes folyékony vagy egy deaclin oldat és kapott 10-20nm méretű amorf vas nanorészecskék. Általában, egy túltelített keverék kezdődik alkotó szilárd részecskék ki egy erősen koncentrált anyag. Ultrasonication javítja a keverés a pre-kurzorok és növeli a tömeg-transzfer a részecske felszínén. Ez vezet a kisebb szemcseméretű és egységesebb.

Ultrahangos Functionalization nanorészecskék

A specifikus tulajdonságokkal és funkciókkal rendelkező nanorészecskék kinyeréséhez a részecskék felületét módosítani kell. Különböző nanoszisztémák, például polimer nanorészecskék, liposzómák, dendrimerek, szén nanocsövek, kvantumpontok stb. Sikeresen funkcionalizálhatók a gyógyászat hatékony felhasználása érdekében.
Annak érdekében, hogy funkcionalizálására teljes felületet minden egyes részecske, egy jó diszperziót módszerre van szükség. Amikor diszpergált, részecskéket jellemzően körül határréteg molekulák vonzott a részecske felszínén. Annak érdekében, hogy az új funkcionális csoportokat, hogy a részecskék felületén, ez a határréteg kell felbomlott vagy eltávolítható. A folyadéksugarak származó ultrahangos kavitáció elérheti sebesség akár 1000km / hr. Ez a stressz segít legyőzni a vonzó erők és hordozza a funkcionális molekulák a részecske felszínén. Ebben Sonochemistry, ez a hatás javítására használják teljesítményének diszpergáit katalizátorok.

Gyakorlati példa:

Az SWCNT ultrahangos funkcionálása PL-PEG által: Zeineldin et al. (2009) kimutatták, hogy az egyfalú szén nanocsövek (SWNT-ek) diszperziója foszfolipid-polietilénglikollal (PL-PEG) történő ultrahangosítással fragmentálódik, ezáltal megzavarja annak képességét, hogy blokkolja a sejtek nemspecifikus felvételét. Azonban a nem-szétszórt PL-PEG elősegíti a célzott SWNT-k specifikus sejt-felvételét a sejtek által kifejezett két különböző osztályba. A PL-PEG jelenlétében végzett ultrahangos kezelés általános módszer a szén nanocsövek diszpergálására vagy funkcionalizálására, és a PEG integritása fontos a ligandum-funkcionalizált nanocsövek specifikus sejtfelszívódásának elősegítéséhez. Mivel a fragmentáció az ultrahangosodás egyik lehetséges következménye, amely az SWNT-k diszpergálására szokásosan alkalmazott módszer, ez talán aggodalomra ad okot egyes alkalmazásokhoz, mint például a gyógyszer-leadás.

Ábra. 2: Ultrahangos diszperziója SWCNTs PL-PEG (Zeineldin et al. 2009)

Ultrahangos Liposzóma-képzés

Az ultrahang másik sikeres alkalmazása a liposzómák és a nano-liposzómák előállítása. A liposzóma-alapú kábítószer- és génszállító rendszerek jelentős szerepet játszanak a különféle terápiákban, de a kozmetikában és a táplálkozásban is. A liposzómák jó hordozók, mivel a vízoldható hatóanyagokat a liposzómák vizes közegébe helyezik, vagy ha az anyag zsírban oldódik, a lipidrétegben. A liposzómákat ultrahanggal lehet előállítani. A liposzóma előkészítés alapanyaga a biológiai membrán lipidekből származó vagy biológiai membránon alapuló amfil molekulák. Kis unilamelláris vezikulumok (SUV) kialakulásához a lipid diszperziót óvatosan ultrahanggal végezzük – például. a kézi ultrahangos készülék UP50H (50W, 30kHz), a VialTweeter vagy az ultrahangos reaktor UTR200 – jeges fürdőben. A időtartama ilyen ultrahangos kezelés időtartama kb. 5-15 perc. Egy másik módszer, hogy készítsen kis unilamelláris vezikulumok a szonikálás a multi-lamelláris hólyagocskák liposzómák.
Dinu-Pirvu et al. (2010) közlemény beszámol megszerzése transferosomes ultrahanggal MLVs szobahőmérsékleten.
Hielscher Ultrasonics kínál különböző ultrahangos készülékek, sonotrodes és tartozékok megfelelnek a követelménynek mindenféle folyamatokat.

Ultrahangos kapszulázása szerek liposzómákba

A liposzómák működik hordozóként hatóanyagok. Ultrahang egy hatékony eszköz előkészítése és liposzómák képzésére a beszorulás hatóanyagok. Mielőtt kapszulázás, a liposzómák képzésére hajlamosak klaszterek miatt a felületi töltés-töltés kölcsönhatás foszfolipid poláros fej (Míckova et al. 2008), továbbá azok meg kell nyitni. Példaként, Zhu et al. (2003) írja le a kapszulázási biotin por liposzómákba ultrahangos kezeléssel. Mivel a biotin port adtunk az vezikulum-szuszpenzió oldat, a megoldás már ultrahanggal kezeljük kb. 1 óra. A kezelés után biotint befogtuk a liposzómák.

Liposomal emulziók

Ahhoz, hogy fokozzák a tápláló hatása hidratáló vagy öregedésgátló krémek, oldatok, gélek és más Cosmeceutical készítmények, emulgeálószert adunk a liposzómális diszperziók stabilizálására nagyobb mennyiségű lipidet. De vizsgálatok azt mutatták, hogy a képesség liposzómák általában korlátozott. Azzal a kiegészítéssel, emulgeálószerek, ez a hatás jelenik meg korábban, és a további emulgeálószerek okozhat gyengülése a gáton affinitása kolin. A nanorészecskék – tagjai: foszfatidil-kolint és lipidek - a válasz erre a problémára. Ezek a nanorészecskék képződnek egy olajcsepp által lefedett egyrétegű foszfatidilkolin. A nanorészecskék alkalmazását lehetővé teszi készítmények, amelyek képesek felvenni több lipideket és stabil marad, úgy, hogy további emulgeálószerek nem szükséges.
Az ultrahangos módszer bizonyítottan alkalmazható nanoemulziók és nanodiszperziók előállítására. A rendkívül intenzív ultrahang biztosítja a folyadékfázis (diszpergált fázis) kis cseppekben való eloszlatásához szükséges energiát egy második fázisban (folyamatos fázis). A diszpergáló zónában az implantációs kavitációs buborékok intenzív lökéshullámokat okoznak a környező folyadékban, és folyadéksebességek kialakulásához vezetnek, amelyek nagy folyadéksebességgel rendelkeznek. Annak érdekében, hogy a diszperz fázis újonnan képződött cseppjeit stabilizálja a koaleszcencia ellen, emulgeálószereket (felületaktív anyagok, felületaktív anyagok) és stabilizátorokat adunk az emulzióhoz. Mivel a cseppek összezúzódása a megzavarás után befolyásolja az utolsó cseppméret-eloszlást, hatékonyan stabilizálják az emulgeálószereket, hogy fenntartsák az utolsó cseppméret-eloszlást olyan szinten, amely megegyezik az ultrahang diszpergáló zónában lévő cseppfertőzést közvetlenül követő eloszlással.

Liposzómadiszperziók

A telítetlen foszfatidilklorin alapuló liposzómás diszperziók stabilitást nem mutatnak az oxidáció ellen. A diszperzió stabilizálása antioxidánsokkal, például C és E vitamin komplexekkel érhető el.
Ortan et al. (2002) elért tanulmányi vonatkozó ultrahangos előkészítése Anethum graveolens illóolaj liposzómák jó eredményeket. Az ultrahangos kezelés után, a dimenziója liposzómák között voltak 70-150 nm, és az MLV közötti 230-475 nm; ezek az értékek voltak megközelítőleg állandó után is 2 hónap, de inceased után 12 hónap, különösen a SUV diszperziós (lásd hisztogramok alább). A stabilitás mérése, vonatkozó illóolaj veszteség és méreteloszlása, azt is kimutatta, hogy a liposzóma diszperziók fenntartotta a illékony olaj. Ez azt sugallja, hogy a beszorulás a illóolaj liposzómákba növelte az olaj stabilitását.

Ábra. 3: Ortan et al. (2009): Stabilitás MLV és SUV diszperziók 1 év után. Liposzómakészítmény tároltuk 4 ± 1 ° C-on.

Kattintson ide, hogy többet megtudni az ultrahangos liposzóma készítmény!

Ultrahangos hatásai

A nanorészecskék ultrahangos gyártása mellett ezeknek az anyagoknak a feldolgozása széles terület az ultrahangos alkalmazásokhoz. Az agglomerátumokat meg kell szakítani, a részecskéket meg kell roncsolni és / vagy szétszórni, a felületeket aktiválni vagy funkcionálni kell, és a nanocseppeket emulgeálni kell. Mindezen feldolgozási lépéseknél az ultrahang bizonyítottan lényeges módszer. A nagy teljesítményű ultrahang intenzív hatásokat vált ki. Nagy koncentrációjú folyadékok ultrahangozásakor a folyékony közegbe bejutó hanghullámok váltakozó nagynyomású (tömörítési) és alacsony nyomású (ritkítási) ciklusokat eredményeznek, frekvenciától függően. Az alacsony nyomású ciklus alatt a nagy intenzitású ultrahangos hullámok kis vákuum buborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok olyan térfogatot érnek el, amelyen már nem képesek elnyelni az energiát, hevesen összeomlik a nagynyomású ciklus alatt. Ezt a jelenséget nevezik kavitációs.
A összeroppanása a kavitációs buborékok eredmények mikro-zavarok és a mikro-fúvókák akár 1000km / hr. Nagy részecskék vannak kitéve felületi erózió (via kavitáció összeomlása a környező folyadék), illetve a részecskeméret csökkentése (miatt hasadási révén részecskék közötti ütközés vagy összeomlása kavitációs buborékok felületén kialakuló). Ez vezet az éles gyorsulás diffúziós tömeg-transzfer folyamatok és szilárd fázisú reakciók miatt krisztallitok mérete és szerkezete változó. (Suslick 1998)

Ultrahangos feldolgozó berendezések

Hielscher a felső szállítója a kiváló minőségű és nagy teljesítményű ultrahangos processzorok laboratóriumi és ipari alkalmazásra. Készülékek tartományban 50 watt akár 16 000 watt lehetővé teszi, hogy megtalálja a megfelelő ultrahangos processzor minden mennyiség és minden folyamatot. A nagy teljesítmény, a megbízhatóság, a robusztusság és a könnyű kezelhetőség, a ultrahangos kezelés alapvető technika előkészítése és feldolgozása a nanoanyagok. Felszerelt CIP (clean-in-place) és SIP (sterilizáljuk-in-place), Hielscher féle ultrahangos készülékek garantálják a biztonságos és hatékony gyártási szerinti gyógyászati ​​előírásoknak. Minden különleges ultrahangos eljárásokat könnyen vizsgálni a laboratóriumban vagy asztali méretű. A vizsgálatok eredményeit teljesen reprodukálható, úgy, hogy a következő skála-up lineárisan és könnyen elvégezhető anélkül, hogy további erőfeszítések tekintetében a folyamat optimalizálása.