Nanorészecskék ultrahangos kezelése gyógyszerek számára

A szonda típusú szondák döntő szerepet játszanak a gyógyszerészeti kutatásban és gyártásban azáltal, hogy hatékony és ellenőrzött eszközt biztosítanak a részecskeméret csökkentésére, a sejtek megzavarására és homogenizálására. Az ultrahangos készülékek ultrahangos hullámokat használnak kavitáció létrehozására, ami mikroszkopikus buborékok kialakulását és összeomlását eredményezi. Ez a jelenség intenzív nyíróerőket és lökéshullámokat generál, hatékonyan lebontva a részecskéket vagy megzavarva a sejteket.

Íme néhány kulcsfontosságú szempont a szonda típusú szonda szonda ultrahangos készülékek gyógyszerészeti alkalmazásokban történő alkalmazására:

• Szemcseméret csökkentése: A szonda szonda szonikátorokat alkalmazzák a gyógyszerhatóanyagok (API-k) vagy más vegyületek részecskeméretének csökkentésére. A részecskék kis és egységes mérete létfontosságú a gyógyszerkészítmények biológiai hozzáférhetőségének, oldódási sebességének és általános hatékonyságának fokozásához.
• Sejtzavar: A biofarmakológiai kutatásokban szonda szonda szondákat használnak a sejtek megzavarására az intracelluláris komponensek felszabadítására. Ez különösen fontos fehérjék, enzimek és más biomolekulák mikrobiális sejtekből vagy tenyésztett emlőssejtekből történő kivonásakor.
• Homogenizálás: A gyógyszerkészítmények homogenizálása elengedhetetlen az összetevők egyenletes elosztásának biztosításához. A szonda szonda szonikátorok segítik a homogenitás elérését az agglomerátumok lebontásával és az összetevők egyenletes eloszlásával.
• Nanoemulzió és liposzóma képződés: A szonikálást stabil nanoemulziók és liposzómák létrehozására használják gyógyszerészeti készítményekben. Ezeket a nanoméretű adagolórendszereket gyógyszeradagolásra használják az oldhatóság és a biológiai hozzáférhetőség fokozása érdekében.
• Minőségellenőrzés és folyamatoptimalizálás: A szonikálás értékes eszköz a gyógyszergyártás minőségellenőrzéséhez. Segít optimalizálni a folyamatokat azáltal, hogy biztosítja a szemcsék egyenletes méreteloszlását és homogenitását, hozzájárulva a gyártási tételek reprodukálhatóságához.
• Gyógyszerformuláció és -fejlesztés: A gyógyszerkészítmény és a fejlesztés során a szonda szonda szondákat stabil szuszpenziók, emulziók vagy diszperziók előállítására használják. Ez kritikus fontosságú a kívánt fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező gyógyszeripari termékek tervezéséhez.

Nanoanyagok a gyógyszerekben

Az ultrahangos technológiák kulcsszerepet játszanak a nanoanyagok előkészítésében, feldolgozásában és funkcionalizálásában a gyógyszerészeti kutatásban és gyártásban. A nagy teljesítményű ultrahang intenzív hatásai, beleértve az akusztikus kavitációt is, hozzájárulnak az agglomerátumok töréséhez, a részecskék diszpergálásához és a nanocseppek emulgeálásához. A Hielscher nagy teljesítményű szonikátorok megbízható és hatékony megoldást nyújtanak a gyógyszerészeti szabványokhoz, biztosítva a biztonságos gyártást és megkönnyítve a méretezést további optimalizálási erőfeszítések nélkül.

Nanoanyagok feldolgozása

A nanoanyagok, különösen a nanorészecskék, forradalmasították a gyógyszerek gyógyszerellátását, mivel bevált módszert kínálnak a hatóanyagok szájon át vagy injekció formájában történő beadására. Ez a technológia növeli a gyógyszeradagolás és -beadás hatékonyságát, új utakat nyitva az orvosi kezelések számára. Az a képesség, hogy a gyógyszereket, hőt vagy más hatóanyagokat közvetlenül specifikus sejtekhez, különösen beteg sejtekhez juttassák, jelentős előrelépést jelent.

A rákterápiában a nano-formulájú gyógyszerek ígéretes eredményeket mutattak, kihasználva a nanoméretű részecskék előnyeit, hogy nagy gyógyszerdózisokat juttassanak közvetlenül a tumorsejtekhez, maximalizálva a terápiás hatásokat, miközben minimalizálják a más szervekre gyakorolt mellékhatásokat. A nanoméretű méret lehetővé teszi, hogy ezek a részecskék áthaladjanak a sejtfalakon és membránokon, és pontosan a célzott sejtekre szabadítsák fel a hatóanyagokat.

A nanoanyagok, azaz a 100 nm-nél kisebb méretű részecskék feldolgozása nagyobb erőfeszítéseket igénylő kihívásokat jelent. Az ultrahangos kavitáció jól bevált technológiaként jelenik meg a nanoanyagok deagglomerálására és diszpergálására. A szén nanocsövek (CNT-k), különösen a többfalú szén nanocsövek (MWCNT) és az egyfalú szén nanocsövek (SWCNT-k) egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, nagy belső térfogatot kínálnak a gyógyszermolekulák kapszulázásához és különálló felületeket a funkcionalizáláshoz.
 

SWCNT-k szonokémiai előállítása. A ferrocén-xilol keverék oldatában lévő szilícium-dioxid port 20 percig ultrahanggal kezeltük. szobahőmérsékleten és környezeti nyomás alatt. A szonikálás nagy tisztaságú SWCNT-ket állít elő a szilícium-dioxid por felületén. (Jeong et al. 2004)

A funkcionalizált szén nanocsövek (f-CNT-k) döntő szerepet játszanak az oldhatóság fokozásában, lehetővé téve a hatékony tumorcélzást és elkerülve a citotoxicitást. Az ultrahangos technikák megkönnyítik azok előállítását és funkcionalizálását, mint például a nagy tisztaságú SWCNT-k szonokémiai módszere. Ezenkívül az f-CNT-k vakcinaszállító rendszerként is szolgálhatnak, összekapcsolva az antigéneket a szén nanocsövekkel, hogy specifikus antitestválaszokat váltsanak ki.
A szilícium-dioxidból, titánból vagy alumínium-oxidból származó kerámia nanorészecskék porózus felületeket mutatnak, így ideális gyógyszerhordozók. A nanorészecskék ultrahangos szintézise és kicsapása, a sonochemistry felhasználásával, alulról felfelé irányuló megközelítést biztosít a nanoméretű vegyületek előállításához. Az eljárás fokozza a tömegátadást, ami kisebb szemcseméreteket és nagyobb egyenletességet eredményez

Nanorészecskék ultrahangos szintézise és kicsapása

Az ultrahangos kezelés létfontosságú szerepet játszik a nanorészecskék funkcionalizálásában. A technika hatékonyan bontja fel a részecskék körüli határrétegeket, lehetővé téve, hogy új funkcionális csoportok érjék el a részecske felületét. Például az egyfalú szén nanocsövek (SWCNT-k) ultrahangos funkcionalizálása PL-PEG fragmensekkel zavarja a nem specifikus sejtfelvételt, miközben elősegíti a specifikus sejtfelvételt célzott alkalmazásokhoz.

A különleges jellemzőkkel és funkciókkal rendelkező nanorészecskék előállításához a részecskék felületét módosítani kell. Különböző nanorendszerek, például polimer nanorészecskék, liposzómák, dendrimerek, szén nanocsövek, kvantumpontok stb. sikeresen funkcionalizálhatók a hatékony gyógyszerészeti felhasználás érdekében.

Az ultrahangos részecske-fuctionalizáció gyakorlati példája:

Az SWCNT-k ultrahangos funkcionalizálása PL-PEG-vel: Zeineldin et al. (2009) kimutatta, hogy az egyfalú szén nanocsövek (SWNT-k) diszperziója foszfolipid-polietilénglikollal (PL-PEG) ultrahanggal fragmensekkel fragmasítja azt, ezáltal zavarva annak képességét, hogy blokkolja a sejtek nem specifikus felvételét. A töredezettség nélküli PL-PEG azonban elősegíti a célzott SWNT-k specifikus sejtfelvételét a rákos sejtek által expresszált receptorok két különböző osztályába. Az ultrahangos kezelés PL-PEG jelenlétében egy általános módszer a szén nanocsövek diszpergálására vagy funkcionalizálására, és a PEG integritása fontos a ligandum-funkcionalizált nanocsövek specifikus sejtfelvételének elősegítéséhez. Mivel a töredezettség az ultrahangos kezelés valószínű következménye, az SWNT-k diszpergálására általánosan használt technika, ez aggodalomra adhat okot bizonyos alkalmazások, például a kábítószer-szállítás esetében.
 

SWCNT-k ultrahangos diszperziója PL-PEG-vel (Zeineldin et al., 2009)

Ultrahangos liposzóma képződés

Az ultrahang másik sikeres alkalmazása a liposzómák és nano-liposzómák előállítása. A liposzóma alapú gyógyszer- és génszállító rendszerek jelentős szerepet játszanak a sokféle terápiában, de a kozmetikumokban és a táplálkozásban is. A liposzómák jó hordozók, mivel a vízben oldódó hatóanyagok a liposzómák vizes központjába, vagy ha a szer zsírban oldódó, a lipidrétegbe helyezhetők. A liposzómák ultrahanggal alakíthatók ki. A liposzóma készítmény alapanyaga biológiai membránlipidekből származó vagy azokon alapuló amhilikus molekulák. Kis unilamelláris vezikulumok (SUV) kialakulásához a lipid diszperziót óvatosan ultrahanggal kezeljük – pl. a kézi ultrahangos UP50H (50W, 30kHz), a VialTweeter vagy ultrahangos csésze-kürt. Az ilyen ultrahangos kezelés időtartama kb. 5-15 perc. Egy másik módszer a kis unilamelláris vezikulumok előállítására a multi-lamelláris vezikulumok liposzómáinak szonikálása.
Dinu-Pirvu et al. (2010) beszámol a transzferoszómák megszerzéséről az MLV-k szobahőmérsékleten történő ultrahangos kezelésével.
Hielscher Ultrasonics kínál különböző ultrahangos eszközök, sonotrodes és tartozékok, hogy megfeleljen a követelmények mindenféle folyamat.
További információ ultrahanggal extrahált és kapszulázott Aloe vera kivonat!

A szerek ultrahangos kapszulázása liposzómákba

A liposzómák hatóanyagok hordozóiként működnek. Az ultrahang hatékony eszköz a liposzómák előkészítésére és kialakítására a hatóanyagok beszorulására. A kapszulázás előtt a liposzómák hajlamosak klasztereket alkotni a foszfolipid poláris fejek felületi töltés-töltés kölcsönhatása miatt (Míckova et al. 2008), továbbá fel kell nyitni őket. Például Zhu et al. (2003) leírja a biotin por liposzómákba történő kapszulázását ultrahangos kezeléssel. Mivel a biotin port hozzáadtuk a vezikulum szuszpenziós oldathoz, az oldatot kb. 1 óra. A kezelés után a biotin csapdába esett a liposzómákban.

Liposzómás emulziók

A hidratáló vagy öregedésgátló krémek, testápolók, gélek és más kozmetikai készítmények tápláló hatásának fokozása érdekében emulgeálószert adnak a liposzómás diszperziókhoz, hogy stabilizálják a nagyobb mennyiségű lipidet. A vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a liposzómák képességei általában korlátozottak. Emulgeálószerek hozzáadásával ez a hatás korábban megjelenik, és a további emulgeálószerek gyengítik a foszfatidilkolin barrier affinitását. Nanorészecskék – foszfatidilkolinból és lipidekből áll - a válasz erre a problémára. Ezeket a nanorészecskéket egy olajcsepp alkotja, amelyet egyrétegű foszfatidilkolin borít. A nanorészecskék használata olyan készítményeket tesz lehetővé, amelyek több lipidet képesek felszívni és stabilak maradnak, így nincs szükség további emulgeálószerekre.
Az ultrahangos kezelés bevált módszer nanoemulziók és nanodiszperziók előállítására. A rendkívül intenzív ultrahang biztosítja a folyadékfázis (diszpergált fázis) kis cseppekben történő diszpergálásához szükséges energiát egy második fázisban (folyamatos fázis). A diszpergáló zónában az imploding kavitációs buborékok intenzív lökéshullámokat okoznak a környező folyadékban, és nagy folyadéksebességű folyadéksugarak képződését eredményezik. A diszperziós fázis újonnan képződött cseppjeinek stabilizálása érdekében az emulzióhoz emulgeálószereket (felületaktív anyagokat, felületaktív anyagokat) és stabilizátorokat adunk. Mivel a cseppek összeolvadása a megszakítás után befolyásolja a végső cseppméret-eloszlást, hatékonyan stabilizáló emulgeálószereket használnak a végső cseppméret-eloszlás fenntartására olyan szinten, amely megegyezik az eloszlással közvetlenül a cseppszakadás után az ultrahangos diszpergáló zónában.

liposzómás diszperziók

A telítetlen foszfatidil-klóron alapuló liposzómás diszperziók nem stabilak az oxidációval szemben. A diszperzió stabilizálása antioxidánsokkal, például C- és E-vitamin komplexszel érhető el.
Ortan et al. (2002) az Anethum graveolens illóolaj liposzómákban történő ultrahangos előkészítésével kapcsolatos tanulmányukban jó eredményeket ért el. Az ultrahangos kezelés után a liposzómák mérete 70-150 nm között volt, az MLV esetében pedig 230-475 nm; ezek az értékek 2 hónap után is megközelítőleg állandóak voltak, de 12 hónap után megszűntek, különösen SUV diszperzióban (lásd az alábbi hisztogramokat). Az illóolaj-veszteségre és méreteloszlásra vonatkozó stabilitási mérés azt is kimutatta, hogy a liposzómás diszperziók fenntartották az illóolaj tartalmát. Ez arra utal, hogy az illóolaj beszorulása a liposzómákba növelte az olaj stabilitását.
 

Az MLV és SUV diszperziók stabilitása 1 év után. A liposzómás készítményeket 4±1 °C-on tároltuk.
(Tanulmány és grafika: ©Ortan et al., 2009):

 
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahangos liposzóma készítményről!

Nagy teljesítményű szonikátorok gyógyszeripari kutatáshoz és gyártáshoz

A Hielscher Ultrasonics a kiváló minőségű, nagy teljesítményű szonikátorok legfontosabb szállítója a gyógyszerek kutatásához és gyártásához. Az 50 watttól 16 000 wattig terjedő tartományban lévő eszközök lehetővé teszik a megfelelő ultrahangos processzor megtalálását minden kötethez és minden folyamathoz. Nagy teljesítményük, megbízhatóságuk, robusztusságuk és könnyű kezelhetőségük miatt az ultrahangos kezelés elengedhetetlen technika a nanoanyagok előállításához és feldolgozásához. A CIP (clean-in-place) és SIP (sterilize-in-place) berendezésekkel felszerelt Hielscher szonikátorok garantálják a biztonságos és hatékony termelést a gyógyszerészeti szabványoknak megfelelően. Minden specifikus ultrahangos folyamat könnyen tesztelhető laboratóriumi vagy asztali skálán. Ezeknek a kísérleteknek az eredményei teljes mértékben reprodukálhatók, így a következő felskálázás lineáris, és könnyen elvégezhető a folyamat optimalizálásával kapcsolatos további erőfeszítések nélkül.

Hielscher szonikátorok: tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban gyártott minőség

A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és a könnyű kezelhetőség lehetővé teszi ultrahangos készülékeink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A durva körülmények és az igényes környezetek könnyen kezelhetők Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:

Irodalom/Hivatkozások