Vaccino intranasale nano-incapsulato contro S. Pneumoniae con ultrasuoni
Vantaggio dei vaccini contro lo S. pneumoniae incapsulati con nanoparticelle
Mott et al. (2013) hanno determinato l'efficacia della consegna intranasale di un 234 ± 87,5nm poli lattico-coglicolico acido nanoparticelle vaccino costruire nel stabilire la protezione contro l'infezione respiratoria sperimentale pneumococco respiratorio. Le nanoparticelle che incapsulano lo Streptococcus pneumoniae ucciso dal calore (NP-HKSP) sono state trattenute nei polmoni 11 giorni dopo la somministrazione nasale rispetto al NP vuoto. L'immunizzazione con NP-HKSP ha prodotto una resistenza significativa contro S. pneumoniae infezione rispetto alla sola somministrazione di HKSP. L'aumento della protezione è correlato ad un significativo aumento della risposta alle citochine associate all'antigene Th1-associato a IFN-c da parte dei linfociti polmonari. Questo studio stabilisce l'efficacia della tecnologia basata su NP come approccio non invasivo e mirato per l'immunizzazione naso-polmonare contro le infezioni polmonari.
Protocollo di preparazione delle nanoparticelle ad ultrasuoni
Lisi ad ultrasuoni
1×106 nanoparticelle che incapsulano il calore ucciso Streptococco pneumoniae (NP-HKSP) sono stati lisati per sonicazione in 200µl di soluzione salina tamponata con fosfato (PBS), e 70 mg di acido polilattico-coglicolico (PLGA) è stato sciolto in 1 ml di acetato di etile. Queste due soluzioni sono state mescolate e vortexate alla massima velocità per 1 minuto per formare un'emulsione primaria acqua in olio.
Incapsulamento a ultrasuoni
Metodo della doppia emulsione: L'emulsione primaria è stata poi mescolata con 3 ml di soluzione all'1 % di alcol polivinilico (PVA). Questa soluzione è stata sonicata con un processore ad ultrasuoni UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Germania) al 40% di ampiezza per 2 minuti in modalità continua (100% ciclo), in una fiala di vetro pulita immersa nel ghiaccio per la dissipazione del calore, per preparare le nanoparticelle PLGA incapsulanti HKSP. La soluzione è stata ulteriormente diluita a 20 ml con acqua sterilizzata in autoclave (filtro 0,22µ sterilizzato) e mescolata per 1 h a temperatura ambiente sotto vuoto leggero per far evaporare l'acetato di etile. La soluzione è stata poi centrifugata per raccogliere NPs, e questo processo è stato ripetuto due volte per rimuovere l'eccesso di PVA. Il pellet di nanoparticelle è stato risospeso in 500µl di acqua sterilizzata in autoclave e liofilizzato. Le nanoparticelle finali sono state conservate a -20°C fino a nuovo uso.
Dimensione delle particelle uccise dal calore Streptococco pneumoniae-nanoparticelle PLGA incapsulate. La dimensione delle particelle di una sospensione acquosa di nanoparticelle misurata dalla diffusione dinamica della luce mostra la dimensione media e la distribuzione gaussiana delle particelle nel lotto.
Fonte: Mott et al.: La somministrazione intranasale di vaccino a base di nanoparticelle aumenta la protezione contro S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
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Processori a ultrasuoni per formulazioni farmaceutiche
Hielscher Ultrasonic ha una lunga esperienza nella progettazione, produzione, distribuzione e assistenza di omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per l'industria farmaceutica e alimentare.
La preparazione di liposomi di alta qualità, nanoparticelle lipidiche solide, nanoparticelle polimeriche e complessi di ciclodestrina sono processi che i sistemi ad ultrasuoni Hielscher utilizzano con alta affidabilità e qualità superiore. Gli ultrasuoni Hielscher consentono un controllo preciso di tutti i parametri di processo, come l'ampiezza, la temperatura, la pressione e l'energia di sonicazione. Il software intelligente protocolla automaticamente tutti i parametri di sonicazione (ora, data, ampiezza, energia netta, energia totale, temperatura, pressione) sulla scheda SD integrata.
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- Esatto controllo sulle dimensioni delle particelle e sul carico
- Elevato carico di sostanze attive
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- Processo veloce
- Non termico, controllo preciso della temperatura
- Scalabilità lineare
- Riproducibilità
- Standardizzazione dei processi / GMP
- Sonde e reattori autoclavabili
- CIP / SIP
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 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. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Letteratura/riferimenti
- 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.
Particolarità / Cose da sapere
Nanostrutturati portatori di droga
I vettori di farmaci di dimensioni nanometriche come le nano-emulsioni, i liposomi, le nanoparticelle solide e lipidiche, le nanoparticelle polimeriche e i vettori lipidici nanostrutturati sono utilizzati per formulare farmaci con funzionalità migliorate come una migliore biodisponibilità, una maggiore biocompatibilità, un parto mirato, un'emivita del sangue favorevole e una tossicità molto bassa o nulla per i tessuti sani. L'ultrasonicazione è una tecnica altamente efficiente per formulare varie forme di nanoterapeutici. Per saperne di più sulle applicazioni a ultrasuoni nella produzione farmaceutica!
I Liposomi
Un liposoma è una vescicola di forma sferica con almeno un doppio strato lipidico, che racchiude il nucleo delle sostanze idrofobiche. Sia le dimensioni che il carattere idrofobico e idrofilo trasformano i liposomi in potenti sistemi di somministrazione di farmaci, ad esempio la vitamina C liposomiale. Le caratteristiche dei liposomi sono sostanzialmente influenzate dalla composizione lipidica, dalla carica superficiale, dalle dimensioni e dalla tecnica di preparazione. Clicca qui per saperne di più sulla preparazione ad ultrasuoni dei liposomi!
nanoemulsioni
Le nanoemulsioni o emulsioni submicroniche sono emulsioni con una dimensione delle goccioline tra 20-200nm e una distribuzione delle goccioline stretta. Le nanoemulsioni offrono diversi vantaggi per la somministrazione orale e per la somministrazione topica / transdermica di sostanze farmaceutiche e bioattive, ad esempio le nanoemulsioni CBD. Le nanoemulsioni con la capacità di sciogliere efficacemente i farmaci lipofili e il maggiore tasso di assorbimento rendono le nano-emulsioni una forma di somministrazione frequentemente utilizzata per un'elevata biodisponibilità. Le formulazioni nanoemulsionate possono essere utilizzate anche per un rilascio prolungato di farmaci lipofili o idrofili.
Per saperne di più sulla produzione di nano-emulsioni a ultrasuoni!
Nanoparticelle lipidiche solide
Una nanoparticella lipidica solida (SLN) è una nanoparticella sferica con un diametro medio compreso tra 10 e 1000 nanometri. Le nanoparticelle lipidiche solide hanno un nucleo di matrice lipidica solida in cui le molecole lipofile (sostanze attive) possono essere solubilizzate in modo che la nanoparticella agisca come un vettore di droga. Il nucleo lipidico è stabilizzato da un agente emulsionante o tensioattivo. Con le applicazioni per la somministrazione per via parenterale e orale, nonché per la somministrazione di farmaci per via oculare, polmonare e topica, le nanoparticelle lipidiche solide vengono utilizzate per migliorare l'efficacia del trattamento e per ridurre gli effetti collaterali sistemici.
Per saperne di più sulla sintesi ad ultrasuoni delle nanoparticelle solido-lipidiche!
Porta-libri nanostrutturati
Come le nanoparticelle lipidiche solide (SLN), i vettori lipidici nanostrutturati (NLC) sono un'altra forma di nanoparticelle a base lipidica. I vettori lipidici nanostrutturati (NLC) sono nanoparticelle lipidiche solide modificate costituite da una miscela di lipidi solidi e liquidi e offrono una migliore stabilità e capacità di carico.
I portatori di lipidi nanostrutturati possono essere preparati tramite emulsione a ultrasuoni di methdod.
Cristalli nanometrici
La cristallizzazione e la precipitazione ad ultrasuoni è un modo molto potente per incapsulare sostanze con una scarsa solubilità in acqua in un cristallo rivestito. Zheng et al. (2020) riportano l'incapsulamento ad ultrasuoni della curcumina, un composto bioattivo con molti benefici per la salute, ma scarsa biodisponibilità a causa della bassa solubilità in acqua. Il team di ricerca ha sviluppato una formazione di nanoshell di polielettrolita strato per strato (LbL) per incapsulare le molecole di curcumina. Essi affermano che "[u]ncome i metodi di emulsione comunemente usati, il nostro incapsulamento LbL assistito da ultrasuoni può raggiungere nanoparticelle di dimensioni molto più piccole. Per la curcumina, abbiamo ottenuto nanoparticelle cristalline con una dimensione media di 80 nm, e ξ-potenziale di +30 mV o -50 mV, che hanno garantito la stabilità di questi nanocolloidi per mesi (conservati in soluzione di farmaco saturo). La formazione di gusci con due strati di polielettroliti biocompatibili ha permesso un lento rilascio del farmaco per circa 20 ore".
Il protocollo di nucleazione della curcumina: La polvere di curcumina è stata sciolta in una soluzione al 60% di etanolo / acqua. Dopo la completa dissoluzione della curcumina, sono state aggiunte polifisi acquose, poli(cloridrato di allilammina), PAH, o protomina solfato biodegradabile, (PS). Poi, la soluzione è stata sonicata con un UIP1000, un potente ulötrasonatore da 1kW di Hielscher Ultrasonic, a 100watt per mL di soluzione. Durante l'ecografia, l'acqua è stata lentamente aggiunta alla soluzione. A causa dell'acqua aggiunta, il solvente diventa più polare, il che riduce la solubilità della curcumina. Quando la concentrazione di equilibrio supera la soglia di solubilità si ottiene la sovrasaturazione ra della curcumina e inizia la nucleazione dei cristalli. Sotto l'ultrasonicazione ad alta potenza, la crescita delle particelle di farmaco si arresta nelle fasi iniziali.
Per saperne di più sulla precipitazione ultrasonica e la cristallizzazione dei nano-cristalli!