Nanostrukturisasi Ultrasonik Antibiotik

Produksi antibiotik yang dibantu secara ultrasonik dapat meningkatkan efektivitasnya, bahkan terhadap bakteri yang resisten terhadap obat: Meningkatnya jumlah strain bakteri yang resisten terhadap antibiotik adalah masalah yang masih belum terpecahkan membuat infeksi bakteri, yang telah berhasil diobati dengan antibiotik dalam beberapa dekade terakhir, menjadi ancaman kesehatan di seluruh dunia lagi. Penataan nano ultrasonik antibiotik adalah teknik yang menjanjikan untuk meningkatkan efektivitas antibiotik seperti tetrasiklin terhadap bakteri yang resisten terhadap obat.

Antibiotik dan Bakteri Resisten Antibiotik

Resistensi antibiotik terjadi ketika kuman seperti bakteri dan jamur mengembangkan kemampuan untuk mengalahkan obat yang dirancang untuk membunuh mereka. Itu berarti kuman tidak terbunuh dan terus tumbuh. Infeksi yang disebabkan oleh kuman resisten antibiotik sulit, dan terkadang tidak mungkin, untuk diobati.
Resistensi antibiotik bakteri dikaitkan dengan penggunaan obat antibiotik yang berlebihan dan penyalahgunaan. Penggunaan berlebihan dan penyalahgunaan terutama mengacu pada resep yang tidak tepat dan penggunaan pertanian yang ekstensif
Untuk antibiotik umum seperti penicilin, tetracycline, methicillin, erythromycin, gentamicin, vancomycin, imipemen, ceftazidime, levofloxacin, linezolid, daptomycin, dan ceftraroline, strain bakteri tertentu telah bermutasi dan mengembangkan resistensi antibiotik.
Penyebab utama perkembangan bakteri resisten antibiotik terletak pada penggunaan berlebihan dan penyalahgunaan obat antibiotik. Setiap kali pasien diberikan antibiotik, bakteri sensitif dibunuh. Namun, jika ada bakteri resisten, yang tidak diberantas oleh pengobatan obat, mereka tumbuh dan berkembang biak. Dengan demikian, penggunaan antibiotik yang berulang dan tidak tepat menyebabkan peningkatan bakteri yang resisten terhadap obat.
Bakteri Multi-Drug Resistant (MDR) adalah ancaman kesehatan yang serius karena mereka tidak merespons pengobatan antibiotik umum, yang seharusnya membunuh kuman.
Di antara patogen gram positif, pandemi global S. aureus resisten (misalnya, Staphylococcus aureus yang resisten terhadap methicillin; MRSA) dan spesies Enterococcus saat ini menimbulkan ancaman terbesar. Patogen gram negatif seperti Enterobacteriaceae (misalnya, Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa, dan Acinetobacterare menjadi resisten terhadap hampir semua pilihan obat antibiotik yang tersedia.

Antibiotik Berukuran Nano Ultrasonik

Obat-obatan berukuran nano dikenal lebih unggul dari molekul obat berukuran mikron seringkali karena peningkatan tingkat penyerapan, ketersediaan hayati yang lebih tinggi, dan efektivitas yang unggul. Antibiotik banyak digunakan untuk mengobati infeksi bakteri. Namun, perkembangan pesat yang semakin banyak strain bakteri yang resisten terhadap obat membuat pengembangan obat antibiotik baru atau modifikasi obat antibiotik yang ada diperlukan. Mengurangi ukuran partikel antibiotik seperti tetrasiklin melalui sonikasi adalah salah satu strategi yang mudah, cepat dan menjanjikan untuk meningkatkan efektivitas antibiotik terhadap strain bakteri yang tidak resisten dan resisten.
Baca lebih lanjut tentang nanosuspensi ultrasonik API farmasi!

Tetrasiklin Terstruktur Nano Ultrasonik

Kassirov et al. (2018) mengobati tetrasiklin secara ultrasonik untuk meningkatkan efektivitas obat terhadap patogen. Dalam penelitian mereka, mereka menggunakan Escherichia Nova Blue TcR, strain dengan resistensi antibiotik, dan E. 292-116 (tanpa resistensi obat). Tetrasiklin, antibiotik spektrum luas yang umum, dimodifikasi menggunakan ultrasonicator industri UIP1000hdT (Hielscher, Jerman; lihat gambar kiri). Tim peneliti menemukan bahwa perlakuan sonokimia dengan UIP1000hdT meningkatkan efektivitas sifat antibakteri hingga 25% terhadap strain resisten dan hingga 100% terhadap strain sensitif. Bahkan penyimpanan jangka panjang tetrasiklin berstruktur nano pada +4ºC tidak mengurangi sifat antimikroba.
Parameter pemrosesan ultrasonik seperti amplitudo, input energi, dan waktu sonikasi ditentukan sebagai faktor penting yang mempengaruhi perubahan sifat antimikroba terhadap sel sensitif dan resisten.
Perlakuan ultrasonik menghasilkan distribusi ukuran partikel yang lebih seragam dari partikel obat berukuran nano, yang dapat mengarah pada ketersediaan hayati yang lebih tinggi, bioaksesibilitas dan dengan demikian efektivitas molekul tetrasiklin.
Data yang diperoleh menunjukkan bahwa modifikasi sonokimia antibiotik dapat menjadi pendekatan baru yang menjanjikan dan murah untuk pengembangan obat baru yang efektif untuk terapi antibiotik terhadap strain resistensi obat.

Sonikasi tetrasiklin dengan UIP1000hdT.
A – Spektrum FTIR dari tetrasiklin "bebas"; B - Spektrum FTIR SN tetrasiklin setelah sonikasi 5 menit; C – Histogram distribusi ukuran tetrasiklin "bebas"; D – Histogram distribusi ukuran SN tetrasiklin setelah sonikasi 5 menit.
Studi dan gambar oleh Kassirov et al. 2018.

Keuntungan dari Obat Berstruktur Nano Ultrasonik

Ultrasonikasi menawarkan kemungkinan besar untuk sintesis spektrum luas bahan berstruktur nano dan digunakan di banyak industri. Produksi ultrasonik obat-obatan berukuran nano seperti antibiotik, anti-virus, dan obat-obatan lainnya sangat menjanjikan karena obat-obatan berukuran nano ini seringkali menunjukkan tingkat penyerapan, ketersediaan hayati, dan efektivitas yang jauh lebih tinggi. Oleh karena itu banyak formulasi obat yang ditingkatkan melibatkan ultrasonikasi untuk nanostruktur molekul obat, merangkum obat menjadi nano-emulsi, nano-liposom, niosom, nanopartikel lipid padat (SLN), pembawa lipid berstruktur nano (NLC), dan kompleks inklusi berukuran nano lainnya.

Perlakuan ultrasonik bahan nano dengan sifat antibakteri juga digunakan untuk mensintesis bahan berstruktur nano (misalnya nano-perak, nano ZnO) dan untuk menerapkannya pada tekstil untuk memproduksi tekstil medis antibakteri dan kain fungsional lainnya. Misalnya, proses ultrasonik satu langkah digunakan untuk membuat pelapis kain katun yang tahan lama dengan nanopartikel ZnO antibakteri.

Bagaimana Cara Kerja Sintesis Ultrasonik Bahan Berstruktur Nano?

Ultrasonication dan sonochemistry, yang merupakan penerapan ultrasound berdaya tinggi pada sistem kimia, digunakan secara luas untuk menghasilkan bahan berukuran nano berkualitas tinggi (misalnya, nanopartikel, nano-emulsi). Sonikasi dan sonokimia memungkinkan atau memfasilitasi produksi bahan berukuran nano berkinerja tinggi. Keuntungan dari sintesis ultrasonik partikel nano adalah kesederhanaan dan efektivitasnya. Sementara metode produksi alternatif bahan berstruktur nano memerlukan suhu curah yang tinggi, tekanan, dan / atau waktu reaksi yang lama, sintesis ultrasonik sering memungkinkan produksi bahan nano yang mudah, cepat dan efisien. Keduanya, efek sonokimia dan sonomekanik yang dihasilkan oleh ultrasonik intensitas tinggi bertanggung jawab atas sintesis atau fungsionalisasi/modifikasi partikel berukuran nano. Menggabungkan gelombang ultrasonik berdaya tinggi ke dalam cairan menghasilkan kavitasi akustik: pembentukan, pertumbuhan, dan keruntuhan gelembung yang meledak, dan dapat dikategorikan sebagai sonokimia primer (kimia fase gas yang terjadi di dalam gelembung yang runtuh), sonokimia sekunder (kimia fase larutan yang terjadi di luar gelembung), dan modifikasi sonomekanik / fisik (disebabkan oleh jet cairan berkecepatan tinggi, gelombang kejut, dan/atau tabrakan antar-partikel dalam bubur). (lih. Hinman dan Suslick, 2017) Dampak kavitasi pada partikel menghasilkan pengurangan ukuran, penataan nano (dispersi nano, emulsifikasi nano), serta fungsionalisasi dan modifikasi partikel.
Baca lebih lanjut tentang penggilingan ultrasonik dan pendispersian partikel!

Probe Ultrasonik untuk Sintesis Farmasi Berstruktur Nano

Hielscher Ultrasonic telah lama berpengalaman dalam desain, manufaktur, distribusi, dan layanan homogeniser ultrasonik berkinerja tinggi untuk industri farmasi dan makanan.
Persiapan partikel obat berukuran nano berkualitas tinggi, liposom, nanopartikel lipid padat, nanopartikel polimer, kompleks siklodekstrin, dan vaksin adalah proses, di mana sistem ultrasonik Hielscher banyak digunakan dan dihargai karena keandalan yang tinggi dan output kualitas yang unggul. Ultrasonicators Hielscher memungkinkan kontrol yang tepat atas semua parameter proses, seperti amplitudo, suhu, tekanan dan energi sonikasi. Perangkat lunak cerdas secara otomatis memprotokolkan semua parameter sonikasi (waktu, tanggal, amplitudo, energi bersih, energi total, suhu, tekanan) pada kartu SD bawaan. Ini memfasilitasi proses dan kontrol kualitas secara signifikan dan membantu memenuhi Good Manufacturing Practices (GMP).

Mixer Ultrasonik untuk Setiap Kapasitas Produk

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicator lab kompak melalui sistem bench-top dan pilot hingga prosesor ultrasonik industri penuh dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Rangkaian produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan mixer geser ultrasonik yang paling cocok untuk kapasitas dan tujuan proses Anda. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengembangkan dan menguji aplikasi Anda dalam ukuran lab kecil dan menskalakannya kemudian secara linier ke kapasitas produksi. Peningkatan dari mixer ultrasonik yang lebih kecil ke kapasitas pemrosesan yang lebih tinggi sangat sederhana karena proses pencampuran ultrasonik dapat sepenuhnya diskalakan linier dari parameter proses yang Anda tetapkan. Peningkatan skala dapat dilakukan dengan memasang unit mixer ultrasonik yang lebih kuat atau mengelompokkan beberapa ultrasonicators secara paralel.
Agitator ultrasonik juga digunakan untuk homogenisasi steril suspensi cair-cair dan padat-cair.

Amplitudo Tinggi ke Partikel Struktur Nano dengan Efisiensi Tinggi

Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Sontrodes ultrasonik (tanduk, probe) dan reaktor dapat diautoklaf. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.

Pengujian yang Mudah dan Bebas Risiko

Proses ultrasonik dapat sepenuhnya berskala linier. Ini berarti setiap hasil yang telah Anda capai menggunakan ultrasonicator lab atau bench-top, dapat diskalakan ke output yang persis sama menggunakan parameter proses yang persis sama. Hal ini membuat ultrasonikasi ideal untuk pengembangan produk dan implementasi selanjutnya ke dalam manufaktur komersial.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis milik keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonicator dirancang, diproduksi dan diuji secara menyeluruh di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Kekokohan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher menjadikannya kuda kerja dalam produksi Anda. Operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut adalah karakteristik alami dari ultrasonicator kinerja tinggi Hielscher.

Anda dapat membeli prosesor ultrasonik Hielscher dalam berbagai ukuran dan dikonfigurasi dengan tepat dengan kebutuhan proses Anda. Dari mengolah cairan dalam gelas kimia laboratorium kecil hingga pencampuran bubur dan pasta yang mengalir terus menerus di tingkat industri, Hielscher Ultrasonics menawarkan homogenizer berkinerja tinggi yang cocok untuk Anda! Silahkan hubungi kami – Kami dengan senang hati merekomendasikan Anda pengaturan ultrasonik yang ideal!

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: