Նիոսոմների ուլտրաձայնային ձևավորում
Նիոսոմները նանոչափ վեզիկուլներ են, որոնք կարող են օգտագործվել որպես դեղանյութերի (օրինակ՝ հակաքաղցկեղային դեղանյութերի) և այլ կենսաակտիվ նյութերի կրիչներ։ Ուլտրաձայնային էմուլգացումը դեղանյութի բարձր պարունակությամբ փոքր նիոսոմներ ձևավորելու պարզ և արագ մեթոդ է։
Նիոսոմային վեզիկուլները՝ որպես ակտիվ բաղադրիչների նանոկրիչներ
Նիոսոմը ոչ իոնային մակերևութաակտիվ նյութի հիմքով վեզիկուլ է, որը հիմնականում ձևավորվում է ոչ իոնային մակերևութաակտիվ նյութի և որպես օժանդակ նյութ ներառվող խոլեստերինի միջոցով։ Նիոսոմներն ավելի կայուն են քիմիական քայքայման կամ օքսիդացման նկատմամբ և լիպոսոմների համեմատ ունեն պահպանման երկար ժամկետ։ Նիոսոմների պատրաստման համար օգտագործվող մակերևութաակտիվ նյութերի շնորհիվ դրանք կենսաքայքայվող, կենսահամատեղելի և ոչ իմունածին են։ Նիոսոմներն օսմոտիկորեն ակտիվ են, քիմիապես կայուն և լիպոսոմների համեմատ ապահովում են պահպանման ավելի երկար ժամկետ։ Կախված չափից և լամելայնությունից՝ առկա են պատրաստման տարբեր մեթոդներ, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային մշակումը, հակադարձ փուլի գոլորշիացումը, բարակ թաղանթի հիդրատացումը կամ դեղանյութի ներմուծումը տրանսմեմբրանային pH գրադիենտի միջոցով։ Նիոսոմների ուլտրաձայնային պատրաստումը նախընտրելի տեխնիկան է փոքր և չափերով համասեռ միալամելային վեզիկուլներ ստանալու համար։
Նիոսոմների ուլտրաձայնային ձևավորում
Նիոսոմներ ձևավորելու համար անհրաժեշտ է պատրաստել «յուղը ջրում» (o/w) էմուլսիա՝ մակերևութաակտիվ նյութի օրգանական լուծույթից, խոլեստերինից և կենսաակտիվ միացությունը, այսինքն՝ դեղանյութը պարունակող ջրային լուծույթից։ Ուլտրաձայնային էմուլգացումը չխառնվող հեղուկները, օրինակ՝ յուղն ու ջուրը խառնելու առավել արդյունավետ տեխնիկան է։ Երկու փուլերի կաթիլները սահքի ազդեցությանը ենթարկելով և մինչև նանոչափեր մանրացնելով՝ ստացվում է նանոէմուլսիա։ Այնուհետև օրգանական լուծիչը գոլորշիացվում է, ինչի արդյունքում ստացվում են բուժական նյութերով բեռնված նիոսոմներ՝ դիսպերսված ջրային փուլում։ Մեխանիկական խառնման համեմատ՝ նիոսոմների ուլտրաձայնային ձևավորման տեխնիկան առանձնանում է նրանով, որ արագ գործընթացում ձևավորում է ավելի փոքր միջին չափով և բազմադիսպերսության ավելի ցածր ինդեքսով նիոսոմներ։ Ավելի փոքր վեզիկուլների օգտագործումն ընդհանուր առմամբ նախընտրելի է՝ հաշվի առնելով, որ դրանք ավելի մեծ մասնիկների համեմատ հակված են ավելի լավ խուսափելու օրգանիզմից հեռացման մեխանիզմներից և ավելի երկար մնալու արյան հոսքում։ (տե՛ս Bragagni et al. 2014)
Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնային մշակման մասին՝ նիոսոմների բարելավված բաղադրակազմեր ստանալու համար։
- միալամելային, փոքր, համասեռ վեզիկուլներ
- պարզ և արագ գործընթաց
- վերարտադրելի
- ճշգրիտ կառավարելի
- անվտանգ
- հեշտությամբ մասշտաբավորվող դեպի ավելի մեծ ծավալներ
Նիոսոմների ուլտրաձայնային պատրաստման արձանագրություններ
Ուլտրաձայնային մշակմամբ նիոսոմների ձևավորումը լայնորեն ուսումնասիրվել է, ուստի առկա են նիոսոմների ուլտրաձայնային արտադրության բազմաթիվ գիտականորեն վավերացված արձանագրություններ։
Ստորև ներկայացված է ձևավորման մի քանի արձանագրությունների համառոտ ակնարկ, որոնցով նիոսոմները պատրաստվում և բեռնվում են ուլտրաձայնային մշակման միջոցով։
Withania somnifera բույսի լուծամզվածքներով բեռնված նիոսոմներ
Chinembiri և համահեղինակները (2017) տեղային կիրառման համար նախատեսված նիոսոմների մեջ ներառել են Withania somnifera բույսի չմաքրված լուծամզվածքը։ Կենսաակտիվ միացությունները պատիճավորվել են լուծիչի ներարկման միջոցով։ Այդ նպատակով օրգանական և ջրային փուլերն անընդհատ խառնվել են մագնիսական խառնիչով, իսկ ջերմաստիճանը պահպանվել է 60°C ± 2°C մակարդակում, մինչև օրգանական լուծիչի հեռացումը։ Ստացված բաղադրակազմը սառեցվել է և սառույցի վրա ենթարկվել ուլտրաձայնային մշակման՝ Hielscher UP200ST ուլտրաձայնային սարքի միջոցով։ Նիոսոմների միջին չափերը տատանվել են մոտավորապես 165,9 ± 9,4 սահմաններում, և դիտվել է վիթանոլիդ A միացության ներառման բարձր արդյունավետություն (EE%)։
Դոքսոռուբիցինով բեռնված նիոսոմներ
Հակաքաղցկեղային դեղանյութ դոքսոռուբիցինով բեռնված N-պալմիտոիլ գլյուկոզամինային նիոսոմները (Glu) պատրաստվել են՝ դոքսոռուբիցինի լուծույթում (1,5 mg/ml, 2 ml, պատրաստված PBS միջավայրում) NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), խոլեստերինի (58 mg) և Solulan C24 (54 mg) խառնուրդը թափահարելով 90°C ջերմաստիճանում 1 h տևողությամբ, որին հաջորդել է զոնդային ուլտրաձայնային մշակումը 10 min տևողությամբ (առավելագույնի 75%)։
Պալմիտոիլ գլիկոլ խիտոզանային (GCP) վեզիկուլները պատրաստվել են նախկինում նկարագրված եղանակով (11)՝ դոքսոռուբիցինի լուծույթում (1,5 mg/ml) գլիկոլ խիտոզանը (10 mg) և խոլեստերինը (4 mg) զոնդային ուլտրաձայնային մշակման ենթարկելով։ (Dufes et al. 2004)
UP400St – 400W ուլտրաձայնային սարք նիոսոմների նման նանոկրիչների ձևավորման համար
Նիոսոմների պատրաստման այլընտրանքային մեթոդներ
Նիոսոմների ձևավորման այլընտրանքային մեթոդները, ինչպիսիք են հակադարձ ֆազային գոլորշիացման տեխնիկան կամ տրանսմեմբրանային pH գրադիենտով դեղանյութի ներմուծման գործընթացը, ներառում են ուլտրաձայնային էներգիայի կիրառումը։ Երկու տեխնիկան էլ հիմնականում օգտագործվում են բազմաշերտ վեզիկուլներ (MLVs) ձևավորելու համար։ Ստորև ներկայացված է երկու տեխնիկաների և դրանցում ներառված ուլտրաձայնային մշակման փուլի համառոտ նկարագրությունը։
Ուլտրաձայնային մշակումը հակադարձ ֆազային գոլորշիացման միջոցով նիոսոմների պատրաստման ժամանակ
Հակադարձ ֆազային գոլորշիացման (REV) մեթոդում նիոսոմային բաղադրության բաղադրիչները լուծվում են եթերի և քլորոֆորմի խառնուրդում և ավելացվում դեղանյութ պարունակող ջրային ֆազին։ Ուլտրաձայնային էմուլգացումն օգտագործվում է խառնուրդը մանրադիսպերս էմուլսիայի վերածելու համար։ Այնուհետև օրգանական ֆազը գոլորշիացվում է։ Օրգանական լուծիչի գոլորշիացման ընթացքում ստացված նիոսոմները մեծ չափերի միաշերտ վեզիկուլներ են։
Տրանսմեմբրանային pH գրադիենտով դեղանյութի ներմուծման գործընթաց
Տրանսմեմբրանային pH գրադիենտով (ներսում՝ թթվային միջավայր) դեղանյութի ներմուծման գործընթացի համար (հեռավար բեռնավորմամբ) մակերևութաակտիվ նյութը և խոլեստերինը լուծվում են քլորոֆորմում։ Այնուհետև լուծիչը գոլորշիացվում է վակուումի պայմաններում՝ կլորահատակ կոլբայի պատին բարակ թաղանթ ստանալու համար։ Թաղանթը հիդրատացվում է 300 mM կիտրոնաթթվով (pH 4,0)՝ կախույթը հորձանուտային խառնման ենթարկելով։ Բազմաշերտ վեզիկուլները երեք անգամ սառեցվում և հալեցվում են, ապա ենթարկվում ուլտրաձայնային մշակման՝ զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքի միջոցով։ Այս նիոսոմային կախույթին ավելացվում է 10 mg/ml դեղանյութ պարունակող ջրային լուծույթ, և խառնուրդը ենթարկվում է հորձանուտային խառնման։ Այնուհետև նմուշի pH-ը 1M դինատրիումի ֆոսֆատի միջոցով բարձրացվում է մինչև pH 7,0-7,2։ Ապա խառնուրդը տաքացվում է մինչև 60°C՝ 10 րոպե տևողությամբ։ Այս տեխնիկայով ստացվում են բազմաշերտ վեզիկուլներ։ (տե՛ս Kazi et al. 2010)
Նիոսոմների չափերի ուլտրաձայնային փոքրացում
Նիոսոմների չափերը սովորաբար 10nm-ից մինչև 1000nm միջակայքում են։ Կախված պատրաստման տեխնիկայից՝ նիոսոմները հաճախ համեմատաբար մեծ չափեր ունեն և հակված են ագրեգատներ առաջացնելու։ Սակայն նիոսոմների որոշակի չափերը կարևոր գործոն են՝ նախատեսվող տեսակի դեղանյութի առաքման համակարգի համար։ Օրինակ՝ նանոմետրային միջակայքում նիոսոմների շատ փոքր չափերն առավել հարմար են դեղանյութի համակարգային առաքման համար, երբ դեղանյութը պետք է անցնի բջջաթաղանթների միջով՝ բջջային թիրախային տեղամասին հասնելու համար, մինչդեռ ավելի մեծ նիոսոմները խորհուրդ են տրվում դեղանյութի ներմկանային և ներխոռոչային առաքման կամ ակնաբուժական կիրառությունների համար։ Նիոսոմների չափերի ուլտրաձայնային փոքրացումը բարձր արդյունավետությամբ նիոսոմների պատրաստման տարածված փուլ է։ Ուլտրաձայնային սահքի ուժերը քայքայում են նիոսոմների ագլոմերատները և դիսպերսում դրանք՝ առաջացնելով մոնոդիսպերս նանոնիոսոմներ։
Արձանագրություն – LipoNiosomes վեզիկուլների չափերի ուլտրաձայնային փոքրացում
Naderinezhad et al. (2017) ձևավորել են կենսահամատեղելի LipoNiosomes վեզիկուլներ (նիոսոմի և լիպոսոմի համակցություն), որոնք պարունակում են Tween 60: խոլեստերին: DPPC (55 : 30 : 15 : 3 հարաբերակցությամբ)՝ 3% DSPE-mPEG պարունակությամբ։ Պատրաստված LipoNiosomes վեզիկուլների չափերը փոքրացնելու համար հիդրատացումից հետո կախույթը 45 min ենթարկել են ուլտրաձայնային մշակման (15 վայրկյան միացված և 10 վայրկյան անջատված ռեժիմով, 70% ամպլիտուդով՝ 100 վատտ հզորության պայմաններում)՝ մասնիկների ագրեգացումը նվազագույնի հասցնելու նպատակով, օգտագործելով UP200St ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր (Hielscher Ultrasonics GmbH, Գերմանիա)։ pH գրադիենտի մեթոդի համար CUR-ի, մակերևութաակտիվ նյութերի և լիպիդների չորացված թաղանթները հիդրատացվել են 1300 mL ամոնիումի սուլֆատով (pH 1⁄4 4)՝ 63 C ջերմաստիճանում, 47 min տևողությամբ։ Այնուհետև նանոմասնիկները սառցային բաղնիքի վրա ենթարկվել են ուլտրաձայնային մշակման՝ փոքր վեզիկուլներ ստանալու համար։
Ուլտրաձայնային սարքեր՝ նիոսոմների պատրաստման համար
Hielscher Ultrasonic ընկերությունը երկարամյա փորձ ունի դեղագործական, սննդի և կոսմետիկ արդյունաբերության համար բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորների նախագծման, արտադրության, բաշխման և սպասարկման ոլորտում։
Բարձրորակ նիոսոմների, լիպոսոմների, պինդ լիպիդային նանոմասնիկների, պոլիմերային նանոմասնիկների, ցիկլոդեքստրինային համալիրների և այլ նանոկառուցվածքային դեղակիրների պատրաստումն այն գործընթացներից է, որոնցում Hielscher ուլտրաձայնային սարքերն աչքի են ընկնում իրենց բարձր հուսալիության, կայուն ելքային հզորության և ճշգրիտ կառավարելիության շնորհիվ։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը թույլ են տալիս ճշգրիտ վերահսկել գործընթացի բոլոր պարամետրերը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ջերմաստիճանը, ճնշումը և ուլտրաձայնային մշակման էներգիան։ Խելացի ծրագրային ապահովումն ուլտրաձայնային մշակման բոլոր պարամետրերը (ժամը, ամսաթիվը, ամպլիտուդը, զուտ էներգիան, ընդհանուր էներգիան, ջերմաստիճանը, ճնշումը) ինքնաբերաբար գրանցում է ներկառուցված SD քարտի վրա։
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի ամրությունը թույլ է տալիս դրանք շահագործել 24/7 ռեժիմով՝ ծանր բեռնվածության և խստապահանջ միջավայրերի պայմաններում։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին.
| Խմբաքանակի ծավալը | Ծավալային հոսքի արագությունը | Առաջարկվող սարքերը |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր մասշտաբից մինչև փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբ։
Գրականություն/Հղումներ
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): Topical Delivery of Withania somnifera Crude Extracts in Niosomes and Solid Lipid Nanoparticles. Pharmacognosy Magazine 2017 Oct;13 (Suppl 3):S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): Effect of Surfactant Type, Cholesterol Content and Various Downsizing Methods on the Particle Size of Niosomes. Iranian Journal of Pharmaceutical Research 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): Paclitaxel and curcumin coadministration in novel cationic PEGylated niosomal formulations exhibit enhanced synergistic antitumor efficacy. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): Co-delivery of hydrophilic and hydrophobic anticancer drugs using biocompatible pH-sensitive lipid-based nano-carriers for multidrug-resistant cancers. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Արժե իմանալ
Նիոսոմների և լիպոսոմների համեմատությունը
Լիպոսոմներն ու նիոսոմները մանրադիտակային բշտիկներ են, որոնք դեղերի առաքման նպատակով կարող են բեռնվել կենսաակտիվ միացություններով։ Նիոսոմները նման են լիպոսոմներին, սակայն տարբերվում են իրենց երկշերտի կազմով։ Մինչ լիպոսոմներն ունեն ֆոսֆոլիպիդային երկշերտ, նիոսոմների երկշերտը կազմված է ոչ իոնային մակերևութաակտիվ նյութերից, ինչն առաջացնում է կառուցվածքային միավորների քիմիական տարբերություն։ Կառուցվածքային այս տարբերությունը նիոսոմներին հաղորդում է ավելի բարձր քիմիական կայունություն, մաշկի մեջ ներթափանցելու առավել բարձր ունակություն և խառնուրդների ավելի ցածր պարունակություն։
Ըստ չափի՝ նիոսոմները բաժանվում են երեք հիմնական խմբի. փոքր միաշերտ բշտիկների (SUV) միջին տրամագիծը 10–100 nm է, խոշոր միաշերտ բշտիկների (LUV) միջին չափը՝ 100–3000nm, իսկ բազմաշերտ բշտիկները (MLV) բնութագրվում են մեկից ավելի երկշերտի առկայությամբ։
«Կենդանի օրգանիզմում նիոսոմներն իրենց պահում են լիպոսոմների նման՝ երկարաձգելով ներփակված դեղի շրջանառությունը և փոփոխելով դրա բաշխումն օրգաններում ու նյութափոխանակային կայունությունը։ Ինչպես լիպոսոմների դեպքում, նիոսոմների հատկությունները կախված են երկշերտի կազմից, ինչպես նաև դրանց արտադրության եղանակից։ Հաղորդվում է, որ երկշերտերի մեջ խոլեստերինի ներդրումը պատրաստման ընթացքում նվազեցնում է ներփակման ծավալը և, հետևաբար, ներփակման արդյունավետությունը»։ (Kazi et al. 2010)
Նիոսոմները կարող են պատրաստվել տարբեր մեթոդներով, ինչպիսիք են բարակ թաղանթի հիդրատացումը, ուլտրաձայնային մշակումը, հակադարձ փուլային գոլորշիացումը, սառեցում–հալեցումը, միկրոֆլյուիդացումը կամ ջրազրկում–վերահիդրատացումը։ Ընտրելով պատրաստման համապատասխան եղանակը, մակերևութաակտիվ նյութը, խոլեստերինի պարունակությունը, մակերևութային լիցք հաղորդող հավելումները և կախույթի կոնցենտրացիան՝ կարելի է ձևավորել նիոսոմների կազմը, շերտայնությունը, կայունությունն ու մակերևութային լիցքն այնպես, որ բավարարվեն դեղակիրներին ներկայացվող հատուկ պահանջները։
Շատ ցածր ցիտոտոքսիկությամբ և բարձր կենսահամատեղելիությամբ նիոսոմներ ստանալու համար դրանց պատրաստման մեջ օգտագործվող մակերևութաակտիվ նյութերը պետք է լինեն կենսաքայքայվող, կենսահամատեղելի և ոչ իմունածին։