Formulasi Ultrasonik Pembawa Obat Lipid Berstruktur Nano

Pembawa lipid berstruktur nano (NLC) merupakan bentuk canggih sistem penghantaran obat berukuran nano yang memiliki inti lipid dan cangkang yang larut dalam air. NLC memiliki stabilitas tinggi, melindungi biomolekul aktif dari degradasi, dan memungkinkan pelepasan obat berkelanjutan. Ultrasonikasi merupakan teknik yang andal, efisien, dan sederhana untuk menghasilkan pembawa lipid berstruktur nano bermuatan obat.

Pembuatan Pembawa Lipid Berstruktur Nano secara Ultrasonik

Pembawa lipid berstruktur nano (NLC) mengandung lipid padat, lipid cair, dan surfaktan dalam medium berair, yang memberikan karakteristik kelarutan dan bioavailabilitas yang baik. NLC banyak digunakan untuk memformulasikan sistem pembawa obat yang stabil dengan bioavailabilitas tinggi dan pelepasan obat berkelanjutan. NLC memiliki beragam aplikasi, mulai dari pemberian oral hingga parenteral, termasuk pemberian topikal/transdermal, oftalmik (okular), dan pulmonal.
Dispersi dan emulsifikasi ultrasonik merupakan teknik yang andal dan efisien untuk membuat pembawa lipid berstruktur nano yang dimuati senyawa aktif. Keunggulan utama pembuatan NLC secara ultrasonik adalah tidak memerlukan pelarut organik, surfaktan dalam jumlah besar, atau senyawa aditif. Formulasi NLC secara ultrasonik merupakan metode yang relatif sederhana karena lipid yang meleleh ditambahkan ke dalam larutan surfaktan, kemudian disonikasi.

Contoh Protokol untuk Pembawa Lipid Berstruktur Nano yang Dimuati secara Ultrasonik

NLC Bermuatan Deksametason melalui Sonikasi
Suatu sistem NLC nontoksik yang berpotensi untuk penggunaan oftalmik dibuat dengan ultrasonikasi, menghasilkan distribusi ukuran yang sempit, efektivitas penjerapan deksametason yang tinggi, dan peningkatan penetrasi. Sistem NLC dibuat secara ultrasonik menggunakan sonikator Hielscher UP200S serta Compritol 888 ATO, Miglyol 812N, dan Cremophor RH60 sebagai komponen.
Lipid padat, lipid cair, dan surfaktan dilelehkan menggunakan pengaduk magnetik berpemanas pada 85ºC. Kemudian, deksametason ditambahkan ke dalam campuran lipid yang telah meleleh dan didispersikan. Air murni dipanaskan pada 85ºC dan kedua fase disonikasi (pada amplitudo 70% selama 10 min) dengan homogenizer ultrasonik Hielscher UP200S . Sistem NLC didinginkan dalam penangas es.
NLC yang dibuat secara ultrasonik menunjukkan distribusi ukuran yang sempit, efektivitas penjerapan DXM yang tinggi, dan peningkatan penetrasi.
Para peneliti merekomendasikan penggunaan konsentrasi surfaktan dan konsentrasi lipid yang rendah (misalnya, 2,5% untuk surfaktan dan 10% untuk total lipid) karena dengan demikian parameter stabilitas kritis (Z_ave, ZP, PDI) dan kapasitas pemuatan obat (EE%) sesuai, sementara konsentrasi pengemulsi dapat tetap rendah.
(lihat Kiss et al. 2019)

NLC Bermuatan Retinil Palmitat melalui Sonikasi
Retinoid merupakan bahan yang banyak digunakan dalam terapi dermatologis untuk kerutan. Retinol dan retinil palmitat merupakan dua senyawa dari kelompok retinoid yang mampu meningkatkan ketebalan epidermis dan efektif sebagai agen antikerut.
Formulasi NLC dibuat menggunakan metode ultrasonikasi. Formulasi tersebut mengandung 7,2% setil palmitat, 4,8% asam oleat, 10% Tween 80, 10% gliserin, dan 2% retinil palmitat. Langkah-langkah berikut dilakukan untuk menghasilkan NLC bermuatan retinil palmitat: Campuran lipid cair dicampur dengan surfaktan, kosurfaktan, gliserin, dan air deionisasi pada 60–70°C. Campuran ini diaduk dengan pengaduk bergaya geser tinggi pada 9800rpm selama 5 min. Setelah praemulsi terbentuk, praemulsi ini segera disonikasi menggunakan homogenizer ultrasonik tipe probe selama 2 min. Kemudian NLC yang diperoleh disimpan pada suhu ruang selama 24 h. Emulsi disimpan pada suhu ruang selama 24 h dan ukuran nanopartikel diukur. Formula NLC menunjukkan ukuran partikel dalam rentang 200–300nm. NLC yang diperoleh tampak berwarna kuning pucat, memiliki ukuran globul 258±15,85 nm, dan indeks polidispersitas 0,31±0,09. Citra TEM di bawah menunjukkan NLC bermuatan retinil palmitat yang dibuat secara ultrasonik.
(lihat Pamudji et al. 2015)

NLC Bermuatan Zingiber zerumbet melalui Sonikasi
Pembawa lipid berstruktur nano terdiri atas campuran lipid padat, lipid cair, dan surfaktan. Pembawa ini merupakan sistem penghantaran obat yang sangat baik untuk memberikan zat bioaktif dengan kelarutan rendah dalam air dan meningkatkan bioavailabilitasnya secara signifikan.
Langkah-langkah berikut dilakukan untuk memformulasikan NLC bermuatan Zingiber zerumbet. Lipid padat sebanyak 1%, yaitu gliseril monostearat, dan lipid cair sebanyak 4%, yaitu minyak kelapa murni, dicampur dan dilelehkan pada 50°C untuk memperoleh fase lipid yang homogen dan jernih. Selanjutnya, minyak Zingiber zerumbet sebanyak 1% ditambahkan ke fase lipid, sementara suhu terus dipertahankan 10°C di atas suhu leleh gliseril monostearat. Untuk menyiapkan fase air, air suling, Tween 80, dan lesitin kedelai dicampur dengan perbandingan yang tepat. Campuran berair tersebut segera ditambahkan ke dalam campuran lipid untuk membentuk campuran praemulsi. Praemulsi kemudian dihomogenisasi menggunakan homogenizer bergaya geser tinggi pada 11.000 rpm selama 1 min. Setelah itu, praemulsi disonikasi menggunakan sonikator tipe probe pada amplitudo 50% selama 20 min. Terakhir, dispersi NLC didinginkan dalam penangas air es hingga suhu ruang (25±1°C) untuk mendinginkan suspensi secara cepat dalam penangas dingin guna mencegah agregasi partikel. NLC disimpan pada 4°C.
NLC bermuatan Zingiber zerumbet menunjukkan ukuran dalam nanometer sebesar 80,47±1,33, indeks polidispersitas yang stabil sebesar 0,188±2,72, dan muatan potensial zeta sebesar -38,9±2,11. Efisiensi enkapsulasi menunjukkan kemampuan pembawa lipid untuk mengenkapsulasi minyak Zingiber zerumbet dengan efisiensi lebih dari 80%.
(lihat Rosli et al. 2015)

NLC Bermuatan Valsaratan melalui Sonikasi
Valsaratan merupakan penghambat reseptor angiotensin II yang digunakan dalam obat antihipertensi. Valsartan memiliki bioavailabilitas rendah, hanya sekitar 23%, karena kelarutannya yang rendah dalam air. Penggunaan metode emulsifikasi lelehan ultrasonik memungkinkan pembuatan NLC bermuatan Valsaratan dengan bioavailabilitas yang meningkat secara signifikan.
Secara sederhana, larutan Val dalam minyak dicampur dengan sejumlah bahan lipid yang telah dilelehkan pada suhu 10°C di atas titik leleh lipid. Larutan surfaktan berair disiapkan dengan melarutkan Tween 80 dan natrium deoksikolat dalam berat tertentu. Larutan surfaktan selanjutnya dipanaskan hingga suhu yang sama dan dicampur dengan larutan obat dalam lipid berminyak melalui sonikasi probe selama 3 min untuk membentuk emulsi. Kemudian, emulsi yang terbentuk didispersikan dalam air yang telah didinginkan dengan pengadukan magnetik selama 10 min. NLC yang terbentuk dipisahkan dengan sentrifugasi. Sampel supernatan diambil dan dianalisis konsentrasi Val-nya menggunakan metode HPLC yang tervalidasi.
Metode emulsifikasi lelehan ultrasonik memiliki sejumlah keunggulan, termasuk kesederhanaan dengan kondisi tekanan pemrosesan yang minimal serta tanpa pelarut organik toksik. Efisiensi penjerapan maksimum yang dicapai adalah 75,04%
(lihat Albekery et al. 2017)

Senyawa aktif lainnya seperti paklitaksel, klotrimazol, domperidon, puerarin, dan meloksikam juga berhasil dimasukkan ke dalam nanopartikel lipid padat dan pembawa lipid berstruktur nano menggunakan teknik ultrasonik. (lihat Bahari and Hamishehkar 2016)

Ultrasonikasi sebagai metode pembuatan untuk formulasi pembawa lipid nano (NLC) dapat digunakan sebagai teknik homogenisasi dingin atau panas. Homogenisasi ultrasonik menghasilkan distribusi ukuran partikel yang sempit, sehingga meningkatkan stabilitas dan sifat penyimpanan NLC.

Homogenisasi Dingin Ultrasonik

Ketika teknik homogenisasi dingin digunakan untuk membuat pembawa lipid berstruktur nano, molekul aktif secara farmakologis, yaitu obat, dilarutkan dalam lelehan lipid, kemudian didinginkan dengan cepat menggunakan nitrogen cair atau es kering. Selama pendinginan, lipid memadat. Massa lipid padat kemudian digiling hingga berukuran nanopartikel. Nanopartikel lipid didispersikan dalam larutan surfaktan dingin, menghasilkan prasuspensi dingin. Terakhir, suspensi ini disonikasi, sering kali menggunakan reaktor sel alir ultrasonik, pada suhu ruang.
Karena zat-zat tersebut hanya dipanaskan sekali pada langkah pertama, homogenisasi dingin ultrasonik terutama digunakan untuk memformulasikan obat yang peka terhadap panas. Karena banyak molekul bioaktif dan senyawa farmasi rentan terhadap degradasi akibat panas, homogenisasi dingin ultrasonik merupakan aplikasi yang banyak digunakan. Keunggulan lain teknik homogenisasi dingin adalah dihindarinya fase air, sehingga memudahkan enkapsulasi molekul hidrofilik yang, jika tidak demikian, dapat berpartisi dari fase lipid cair ke fase air selama homogenisasi panas.

Homogenisasi Panas Ultrasonik

Ketika sonikasi digunakan sebagai teknik homogenisasi panas, lipid yang telah meleleh dan senyawa aktif (yaitu bahan aktif secara farmakologis) didispersikan dalam surfaktan panas dengan pengadukan intensif untuk memperoleh praemulsi. Untuk proses homogenisasi panas, kedua larutan, yaitu suspensi lipid/obat dan surfaktan, harus telah dipanaskan hingga suhu yang sama (sekitar 5–10°C di atas titik leleh lipid padat). Pada langkah kedua, praemulsi kemudian diberi perlakuan sonikasi berkinerja tinggi sambil mempertahankan suhu.

Sonikator Berkinerja Tinggi untuk Pembawa Lipid Berstruktur Nano

Sistem ultrasonik bertenaga tinggi dari Hielscher Ultrasonics digunakan di seluruh dunia dalam penelitian dan pengembangan serta produksi farmasi untuk menghasilkan pembawa obat nano berkualitas tinggi seperti nanopartikel lipid padat (SLN), pembawa lipid berstruktur nano (NLC), nanoemulsi, dan nanokapsul. Untuk memenuhi kebutuhan pelanggannya, Hielscher menyediakan sonikator mulai dari homogenizer laboratorium genggam yang ringkas namun bertenaga dan sonikator meja hingga sistem ultrasonik industri sepenuhnya untuk produksi formulasi farmasi dalam volume besar. Beragam sonotrode ultrasonik dan reaktor tersedia untuk memastikan konfigurasi optimal bagi produksi pembawa lipid berstruktur nano (NLC) Anda. Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat dan di lingkungan yang menuntut.
Agar pelanggan kami dapat memenuhi Praktik Manufaktur yang Baik (GMP) dan menerapkan proses yang terstandardisasi, semua sonikator digital dilengkapi perangkat lunak cerdas untuk pengaturan parameter sonikasi secara presisi, kontrol proses berkelanjutan, dan pencatatan otomatis semua parameter proses penting pada kartu SD bawaan. Kualitas produk yang tinggi bergantung pada kontrol proses dan standar pemrosesan yang secara konsisten tinggi. Sonikator Hielscher membantu Anda memantau dan menstandardisasi proses Anda!

Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan terus-menerus dalam pengoperasian 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat khusus. Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat dan di lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami: