Formulazione ad ultrasuoni di Niosomi

I niosomi sono vescicole di dimensioni nanometriche, che possono essere utilizzate come vettori di farmaci (ad es. farmaci antitumorali) e altre sostanze bioattive. L'emulsificazione ad ultrasuoni è un metodo semplice e rapido per formulare piccoli niosomi con un elevato carico di farmaci.

Preparazione del niosoma

Un niosoma è una vescicola non ionica a base di tensioattivi, formata per lo più da tensioattivi non ionici e dall'incorporazione del colesterolo come eccipiente. I niosomi sono più stabili contro la degradazione chimica o l'ossidazione e hanno un lungo tempo di conservazione rispetto ai liposomi. Grazie ai tensioattivi utilizzati per la preparazione dei niosomi, sono biodegradabili, biocompatibili e non immunogenici. I niosomi sono osmoticamente attivi, chimicamente stabili e offrono un tempo di conservazione più lungo rispetto ai liposomi. A seconda delle dimensioni e della lamellarità, sono disponibili vari metodi di preparazione come la sonicazione, l'evaporazione in fase inversa, l'idratazione a film sottile o il processo di assorbimento di farmaci a gradiente di pH trans-membrana. La preparazione ad ultrasuoni del niosoma è la tecnica preferita per produrre vescicole unilamellari, che sono piccole e di dimensioni uniformi.

Formulazione ultrasonica del niosoma

Per formulare i niosomi, un'emulsione olio in acqua (o/w) deve essere preparata a partire da una soluzione organica di tensioattivo, colesterolo, e una soluzione acquosa contenente il composto bioattivo, cioè il farmaco. L'emulsione ad ultrasuoni è la tecnica superiore per miscelare liquidi immiscibili come olio e acqua. Tosando le goccioline di entrambe le fasi e spezzandole in nano-dimensioni, si ottiene una nano-emulsione. Successivamente, il solvente organico viene evaporato, dando luogo a niosomi caricati con agenti terapeutici, che vengono dispersi in fase acquosa. Rispetto all'agitazione meccanica, la tecnica di formulazione del niosoma ad ultrasuoni eccelle formando niosomi con una dimensione media più piccola e un indice di polidispersità più basso in un processo veloce. L'uso di vescicole più piccole è generalmente preferibile, considerando che esse tendono ad evitare i meccanismi di clearance del corpo meglio delle particelle più grandi, e rimangono più a lungo nel flusso sanguigno. (cfr. Bragagni et al. 2014)

Protocolli di preparazione del niosoma a ultrasuoni

N-palmitoyl glucosamina niosomi (Glu) caricati con doxorubicina, un farmaco antitumorale, sono stati preparati agitando una miscela di NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), colesterolo (58 mg), e Solulan C24 (54 mg) in soluzione di doxorubicina (1,5 mg/ml, 2 ml, preparato in PBS) a 90°C per 1 h, seguita da sonicazione con sonda per 10 min (75% del max).
Le vescicole di palmitoyl glycol chitosan (GCP) sono state preparate come descritto in precedenza (11) mediante sonda sonicating glycol chitosan (10 mg) e colesterolo (4 mg) in soluzione di doxorubicina (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

Metodi alternativi di preparazione del niosoma

Metodi alternativi di formulazione del niosoma, come la tecnica di evaporazione in fase inversa o il processo di assorbimento del farmaco a gradiente di pH trans-membrana, prevedono l'applicazione di energia ultrasonica. Entrambe le tecniche sono utilizzate principalmente per formulare vescicole multilamellari (MLV). Qui di seguito è possibile trovare una breve descrizione di entrambe le tecniche e della fase di sonicazione coinvolta.

Sonicazione nella preparazione del niosoma tramite evaporazione in fase inversa

Nel metodo dell'evaporazione in fase inversa (REV), i componenti della formulazione niosomica vengono sciolti in una miscela di etere e cloroformio e aggiunti alla fase acquosa, che contiene il farmaco. Emulsificazione ad ultrasuoni viene utilizzato per trasformare la miscela in una emulsione di piccole dimensioni. Successivamente, la fase organica viene evaporata. Il niosoma ottenuto durante l'evaporazione del solvente organico sono vescicole unilamellari di grandi dimensioni.

Processo di assorbimento del farmaco a gradiente di pH trans-membrana

Per il gradiente di pH trans-membrana (all'interno acido) processo di assorbimento del farmaco (con caricamento a distanza), tensioattivo e colesterolo sono disciolti in cloroformio. Il solvente viene poi fatto evaporare sotto vuoto per ottenere un sottile film sulla parete del pallone a fondo tondo. Il film viene idratato con 300 mM di acido citrico (pH 4,0) vortexando la sospensione. Le vescicole multilamellari vengono congelate e scongelate tre volte e successivamente sonicate con un ultrasuonatore a sonda. A questa sospensione niosomica viene aggiunta e vortexata una soluzione acquosa contenente 10 mg/ml di farmaco. Il pH del campione viene poi portato a pH 7,0-7,2 con 1M di fosfato disodico. Quindi, la miscela viene riscaldata a 60°C per 10 minuti. Questa tecnica produce in vescicole multilamellari. (cfr. Kazi et al. 2010)

Riduzione della dimensione ultrasonica dei niosomi

I niosomi sono di solito all'interno della gamma di dimensioni da 10 nm a 1000 nm. A seconda della tecnica di preparazione, i niosomi sono spesso di dimensioni relativamente grandi e tendono a formare aggregati. Tuttavia, le dimensioni specifiche dei niosomi sono un fattore importante quando si tratta del tipo di sistema di rilascio mirato. Per esempio, una dimensione molto piccola del niosoma nell'intervallo nanometrico è la più adatta per il rilascio sistemico del farmaco, dove il farmaco deve essere erogato attraverso le membrane cellulari per raggiungere il sito bersaglio cellulare, mentre i niosomi più grandi sono raccomandati per il rilascio intramuscolare e intracavitario del farmaco o per applicazioni oftalmiche. La riduzione delle dimensioni ad ultrasuoni dei niosomi è un passo comune durante la preparazione di niosomi altamente potenti. La cesoia a ultrasuoni forza il deagglomerato e disperde i niosomi in nano-niosomi mono-dispersi.

Protocollo – Riduzione delle dimensioni a ultrasuoni di LipoNiosomi

Naderinezhad et al. (2017) hanno formulato LipoNiosomi biocompatibili (una combinazione di niosomi e liposomi) contenenti Tween 60: colesterolo: DPPC (a 55 : 30 : 15 : 3) con 3% DSPE-mPEG. Per ridurre le dimensioni dei LipoNiosomi preparati, dopo l'idratazione hanno sonicato la sospensione per 45 minuti (15 secondi acceso e 10 secondi spento, ampiezza 70% a 100 watt) per ridurre al minimo l'aggregazione di particelle utilizzando l'omogeneizzatore ad ultrasuoni UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Germania). Per il metodo a pH-gradiente, i film essiccati di CUR, tensioattivi e lipidi sono stati idratati con 1300 mL di solfato di ammonio (pH 1⁄4 4) a 63 C per 47 min. Poi, le nanoparticelle sono state sonicate su un bagno di ghiaccio per produrre piccole vescicole.

Ultrasuoni per la preparazione del niosoma

Hielscher Ultrasonic ha una lunga esperienza nella progettazione, produzione, distribuzione e assistenza di omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per l'industria farmaceutica, alimentare e cosmetica.
La preparazione di niosomi di alta qualità, liposomi, nanoparticelle lipidiche solide, nanoparticelle polimeriche, complessi di ciclodestrine e altri vettori di farmaci nanostrutturati sono processi in cui i sistemi a ultrasuoni Hielscher eccellono per la loro elevata affidabilità, la costante potenza in uscita e la precisa controllabilità. 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.
La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni: