Vaksin Intranasal Terenkapsulasi Nano terhadap S. Pneumoniae dengan Ultrasonik
Keunggulan Vaksin S. pneumoniae Terenkapsulasi Nanopartikel
Mott et al. (2013) menentukan efektivitas penghantaran intranasal suatu konstruksi vaksin nanopartikel asam poli(laktat-ko-glikolat) berukuran 234 ± 87,5nm dalam membentuk perlindungan terhadap infeksi pneumokokus eksperimental pada saluran pernapasan. Nanopartikel yang mengenkapsulasi Streptococcus pneumoniae yang dimatikan dengan panas (NP-HKSP) tetap berada di paru-paru 11 hari setelah pemberian melalui hidung dibandingkan dengan NP kosong. Imunisasi dengan NP-HKSP menghasilkan resistansi yang signifikan terhadap infeksi S. pneumoniae dibandingkan dengan pemberian HKSP saja. Peningkatan perlindungan berkorelasi dengan peningkatan signifikan respons sitokin IFN-c terkait Th1 yang spesifik terhadap antigen oleh limfosit paru. Studi ini membuktikan efektivitas teknologi berbasis NP sebagai pendekatan noninvasif dan tertarget untuk imunisasi nasal-pulmonal terhadap infeksi paru.
Protokol Pembuatan Nanopartikel secara Ultrasonik
Lisis Ultrasonik
1×106 nanopartikel yang mengenkapsulasi bakteri yang dimatikan dengan panas, Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), dilisis melalui sonikasi dalam 200µl larutan salin berpenyangga fosfat (PBS), dan 70 mg asam poli(laktat-ko-glikolat) (PLGA) dilarutkan dalam 1 ml etil asetat. Kedua larutan ini dicampur dan diaduk dengan vorteks pada kecepatan maksimum selama 1 menit untuk membentuk emulsi primer air-dalam-minyak.
Enkapsulasi Ultrasonik
Metode Emulsi Ganda: Emulsi primer kemudian dicampur dengan 3 ml larutan polivinil alkohol (PVA) 1 %. Larutan ini disonikasi menggunakan prosesor ultrasonik UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Jerman) pada amplitudo 40 % selama 2 menit dalam mode kontinu (siklus 100%), di dalam vial kaca bersih yang direndam dalam es untuk membuang panas, guna menyiapkan nanopartikel PLGA yang mengenkapsulasi HKSP. Larutan selanjutnya diencerkan hingga 20ml dengan air yang telah diautoklaf (disterilkan dengan filter 0,22µ) dan diaduk selama 1 jam pada suhu ruang dalam kondisi vakum ringan untuk menguapkan etil asetat. Larutan kemudian disentrifugasi untuk mengumpulkan NP, dan proses ini diulang dua kali untuk menghilangkan kelebihan PVA. Pelet nanopartikel disuspensikan kembali dalam 500µl air yang telah diautoklaf dan dikeringbekukan. Nanopartikel akhir disimpan pada -20°C hingga digunakan lebih lanjut.
Ukuran partikel nanopartikel PLGA yang mengenkapsulasi Streptococcus pneumoniae yang dimatikan dengan panas. Ukuran partikel dalam suspensi nanopartikel berair yang diukur melalui hamburan cahaya dinamis menunjukkan ukuran rata-rata dan distribusi Gaussian partikel dalam batch tersebut.
Sumber: Mott et al.: Penghantaran intranasal vaksin berbasis nanopartikel meningkatkan perlindungan terhadap S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Homogenizer ultrasonik UIP2000hdT (2kW) dengan reaktor batch yang diaduk secara kontinu
Prosesor Ultrasonik untuk Formulasi Farmasi
Hielscher Ultrasonic memiliki pengalaman panjang dalam perancangan, pembuatan, distribusi, dan servis homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk industri farmasi dan pangan.
Pembuatan liposom berkualitas tinggi, nanopartikel lipid padat, nanopartikel polimerik, dan kompleks siklodekstrin merupakan proses yang menggunakan sistem ultrasonik Hielscher dengan keandalan tinggi dan kualitas hasil yang unggul. Sonikator Hielscher memungkinkan pengendalian presisi atas semua parameter proses, seperti amplitudo, suhu, tekanan, dan energi sonikasi. Perangkat lunak cerdas secara otomatis mencatat semua parameter sonikasi (waktu, tanggal, amplitudo, energi bersih, energi total, suhu, tekanan) pada kartu SD bawaan.
- Emulsifikasi berkinerja tinggi
- Pengendalian presisi atas ukuran dan muatan partikel
- Muatan zat aktif yang tinggi
- Pengendalian presisi atas parameter proses
- Proses Cepat
- Nontermal, pengendalian suhu yang presisi
- Skalabilitas Linear
- Reprodusibilitas
- Standardisasi proses / GMP
- Probe dan reaktor yang dapat diautoklaf
- CIP / SIP
Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10 hingga 200mL/min | UP100H |
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 hingga 20L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 hingga 100L | 2 hingga 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lebih besar | klaster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Homogenizer ultrasonik berdaya tinggi dari skala laboratorium hingga percontohan dan industri .
Literatur/referensi
- Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
- Zhiguo Zheng; Xingcai Zhang; Daniel Carbo; Cheryl Clark; Cherie-Ann Nathan; Yuri Lvov (2010): Sonication-assisted synthesis of polyelectrolyte-coated curcumin nanoparticles. Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 01 Jun 2010, 26(11):7679-7681.
Fakta yang Perlu Diketahui
Pembawa Obat Berstruktur Nano
Pembawa obat berukuran nano seperti nanoemulsi, liposom, nanopartikel lipid padat, nanopartikel polimerik, dan pembawa lipid berstruktur nano digunakan untuk memformulasikan sediaan farmasi dengan fungsionalitas yang ditingkatkan, seperti peningkatan bioavailabilitas, peningkatan biokompatibilitas, penghantaran tertarget, waktu paruh dalam darah yang menguntungkan, serta toksisitas yang sangat rendah atau tanpa toksisitas terhadap jaringan sehat. Ultrasonikasi merupakan teknik yang sangat efisien untuk memformulasikan berbagai bentuk nanoterapeutik. Baca lebih lanjut tentang aplikasi ultrasonik dalam produksi farmasi!
Liposom
Liposom adalah vesikel berbentuk bola yang memiliki setidaknya satu lapisan ganda lipid, yang mengenkapsulasi inti zat hidrofobik. Ukuran serta sifat hidrofobik dan hidrofiliknya menjadikan liposom sebagai sistem penghantaran obat yang efektif, misalnya vitamin C liposomal. Karakteristik liposom sangat dipengaruhi oleh komposisi lipid, muatan permukaan, ukuran, dan teknik pembuatannya. Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang pembuatan liposom secara ultrasonik!
Nanoemulsi
Nanoemulsi atau emulsi submikron adalah emulsi dengan ukuran droplet antara 20–200nm dan distribusi ukuran droplet yang sempit. Droplet berukuran nano menawarkan beberapa keunggulan untuk pemberian oral maupun penghantaran topikal / transdermal zat farmasi dan bioaktif, misalnya nanoemulsi CBD. Kemampuan droplet berukuran nano untuk melarutkan obat lipofilik secara efisien serta peningkatan laju absorpsi menjadikan nanoemulsi sebagai bentuk pemberian yang sering digunakan untuk memperoleh bioavailabilitas tinggi. Formulasi yang diemulsifikasi hingga skala nano juga dapat digunakan untuk pelepasan berkepanjangan obat lipofilik atau hidrofilik.
Baca lebih lanjut tentang produksi nanoemulsi secara ultrasonik!
Nanopartikel Lipid Padat
Nanopartikel lipid padat (SLN) adalah nanopartikel berbentuk bola dengan diameter rata-rata antara 10 dan 1000 nanometer. Nanopartikel lipid padat memiliki matriks inti lipid padat yang dapat melarutkan molekul lipofilik (zat aktif), sehingga nanopartikel tersebut bertindak sebagai pembawa obat. Inti lipid distabilkan oleh zat pengemulsi atau surfaktan. Dengan aplikasi untuk pemberian parenteral dan oral serta penghantaran obat okular, pulmonal, dan topikal, nanopartikel lipid padat digunakan untuk meningkatkan efektivitas pengobatan dan mengurangi efek samping sistemik.
Baca lebih lanjut tentang sintesis nanopartikel lipid padat berbantuan ultrasonik!
Pembawa Lipid Berstruktur Nano
Seperti nanopartikel lipid padat (SLN), pembawa lipid berstruktur nano (NLC) merupakan bentuk lain nanopartikel berbasis lipid. Pembawa lipid berstruktur nano (NLC) adalah nanopartikel lipid padat termodifikasi yang terdiri atas campuran lipid padat dan cair serta menawarkan stabilitas dan kapasitas pemuatan yang lebih baik.
Pembawa lipid berstruktur nano dapat dibuat melalui metode emulsifikasi ultrasonik.
Kristal Berukuran Nano
Kristalisasi dan presipitasi ultrasonik merupakan cara yang sangat efektif untuk mengenkapsulasi zat dengan kelarutan rendah dalam air ke dalam kristal berlapis. Zheng et al. (2020) melaporkan enkapsulasi ultrasonik kurkumin, suatu senyawa bioaktif dengan banyak manfaat kesehatan, tetapi memiliki bioavailabilitas rendah akibat kelarutannya yang rendah dalam air. Tim peneliti mengembangkan pembentukan cangkang nano polielektrolit lapis demi lapis (LbL) untuk mengenkapsulasi molekul kurkumin. Mereka menyatakan bahwa “[u]berbeda dengan metode emulsi yang umum digunakan, enkapsulasi LbL berbantuan ultrasonik kami dapat menghasilkan nanopartikel berukuran jauh lebih kecil. Untuk kurkumin, kami memperoleh nanopartikel kristalin dengan ukuran rata-rata 80 nm dan potensial ξ sebesar +30 mV atau -50 mV, yang memastikan stabilitas nanokoloid ini selama berbulan-bulan (disimpan dalam larutan obat jenuh). Pembentukan cangkang dengan dua lapisan ganda polielektrolit biokompatibel memungkinkan pelepasan obat secara lambat selama sekitar 20 jam.”
Protokol nukleasi kurkumin: Bubuk kurkumin dilarutkan dalam larutan etanol / air 60 %. Setelah kurkumin larut sepenuhnya, ditambahkan polikation dalam larutan berair, poli(alilamina hidroklorida), PAH, atau protomina sulfat (PS) yang dapat terurai secara hayati. Kemudian, larutan disonikasi dengan UIP1000, sonikator berdaya tinggi 1kW dari Hielscher Ultrasonic, pada 100watt per mL larutan. Selama ultrasonikasi, air ditambahkan secara perlahan ke dalam larutan. Akibat penambahan air, pelarut menjadi lebih polar, sehingga kelarutan kurkumin berkurang. Ketika konsentrasi kesetimbangan melampaui ambang kelarutan, terjadi lewat jenuh kurkumin dan nukleasi kristal dimulai. Dengan ultrasonikasi berdaya tinggi, pertumbuhan partikel obat dihentikan pada tahap awal.
Baca lebih lanjut tentang presipitasi dan kristalisasi nanokristal secara ultrasonik!