Perché le medicine nanoformulate?

  • Le nanoemulsioni a ultrasuoni eccellono come vettore di droga grazie ad una capacità di solubilizzazione significativamente superiore rispetto alle semplici soluzioni micellari.
  • La loro stabilità termodinamica offre vantaggi rispetto a sistemi instabili come emulsioni, dispersioni e sospensioni di dimensioni macro.
  • Gli ultrasuonatori Hielscher sono utilizzati per preparare nanoemulsioni con gocce fino a 10nm – nella produzione su piccola scala e industriale.

Nanoformulazioni farmaceutiche prodotte con ultrasuoni di potenza

Poiché gli effetti farmacologici sono per lo più direttamente correlati ai livelli plasmatici, l'assorbimento e la biodisponibilità dei principi attivi farmaceutici è fondamentale. La biodisponibilità di sostanze fitochimiche come i cannabinoidi (cioè CBD, THC, CBG e altri) o i curcuminoidi è limitata a causa di scarsa solubilità, scarsa permeazione, bassa disponibilità sistemica, instabilità, instabilità, metabolismo estensivo del primo passaggio o degradazione nel tratto gastrointestinale.
Le nanoformulazioni, come le nanoemulsioni, i liposomi, le micelle, i nano-cristalli o le nanoparticelle caricate, sono utilizzate nei prodotti farmaceutici e negli integratori per migliorare e/o rendere più mirata la somministrazione dei farmaci. Le nanoemulsioni sono note per essere ottimi veicoli per ottenere un'elevata biodisponibilità di ingredienti farmaceutici attivi (API) e composti fitochimici. Inoltre, le nanoemulsioni possono anche proteggere gli API, che possono essere suscettibili di idrolisi e ossidazione. Gli API e i composti fitochimici (ad esempio, cannabinoidi e curcuminoidi) incapsulati in nanoemulsioni O/W sono stati testati in diversi studi scientifici e si sono affermati come vettori di farmaci con tassi di assorbimento superiori.

n questo video realizziamo una nano-emulsione di olio di canapa ricco di CBD in acqua utilizzando un ultrasuonatore Hielscher UP400St. Misuriamo poi la nano-emulsione utilizzando un DLS NANO-flex. I risultati della misurazione mostrano una distribuzione delle dimensioni delle particelle molto stretta e pesata in volume, compresa tra 9 e 40 nanometri. Il 95% di tutte le particelle è inferiore a 28 nanometri.

Nanoemulsione di CBD - Producete una nanoemulsione traslucida utilizzando un omogeneizzatore a ultrasuoni UP400St!

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La preparazione a ultrasuoni di nanosospensioni è una tecnica efficace per la produzione di formulazioni farmaceutiche con una maggiore biodisponibilità.

Ultrasuonatore per la formulazione di nanosospensioni farmaceutiche con maggiore biodisponibilità.

Nanoemulsificazione a ultrasuoni di farmaci somministrati per via orale

La biodisponibilità dei flavonoidi somministrati per via orale e di molti altri principi attivi fenolici è fortemente limitata dalla glucuronizzazione di primo passaggio. Al fine di superare i limiti della scarsa biodisponibilità, vettori di dimensioni nanometriche come le nanoemulsioni e i liposomi sono stati ampiamente valutati per vari farmaci e hanno mostrato grandi risultati nel migliorare l'assorbimento.
Paclitaxel: Le nanoemulsioni caricate con paclitaxel (un farmaco chemioterapico usato nei trattamenti oncologici) avevano una dimensione delle gocce tra ~90.6nm (dimensione media delle particelle più piccole) e 110nm.
"I risultati degli studi farmacocinetici hanno indicato che l'incapsulamento di paclitaxel nelle nanoemulsioni ha migliorato significativamente la biodisponibilità orale di paclitaxel. La maggiore biodisponibilità orale, misurata dall'area sotto la curva (AUC), del paclitaxel nelle nanoemulsioni potrebbe essere attribuita alla solubilizzazione del farmaco nelle gocce d'olio e/o alla presenza di tensioattivi all'interfaccia olio-acqua. Un maggiore assorbimento di paclitaxel può anche essere attribuito alla protezione dei farmaci dalla degradazione chimica ed enzimatica. Una migliore biodisponibilità orale di vari farmaci idrofobici in emulsioni di tipo O/W è stata riportata in letteratura". [Tiwari 2006, 445]

Curcuminoidi: Lu et al. (2017, p.53) riportano la preparazione di curcuminoidi estratti con ultrasuoni, che sono stati emulsionati con ultrasuoni in una nanoemulsione. I curcuminoidi sono stati estratti sotto sonicazione in etanolo. Per la nanoemulsione, hanno messo 5 ml di estratto di curcuminoidi in una fiala e hanno fatto evaporare l'etanolo sotto azoto. Quindi, sono stati aggiunti 0,75 g di lecitina e 1 mL di Tween 80 e mescolati in modo omogeneo, quindi sono stati aggiunti 5,3 mL di acqua deionizzata. La miscela è stata agitata a fondo e successivamente sonicata.
La nanoemulsificazione a ultrasuoni ha prodotto una nanoemulsione uniforme di curcuminoidi con una dimensione media delle particelle di 12,1 nanometri e una forma sferica, determinata mediante TEM (vedi figura sotto).

Determinazione della biodisponibilità orale di dispersioni e nanoemulsioni ultrasoniche di curcuminoidi preparate da Curcuma longa Linnaeus.

Fig: Distribuzione granulometrica DLS (A) e immagine TEM (B) della dispersione di curcuminoidi insieme alla distribuzione granulometrica ottenuta direttamente dall'immagine TEM (C).
(Immagine e studio: © Lu et al., 2017)

Polimeri come l'acido polilattico-co-glicolico (PLGA) o il polietilenglicole sono spesso utilizzati come componente principale per migliorare l'incapsulamento e il miglioramento della stabilità e della biodisponibilità orale. Tuttavia, l'uso di polimeri è correlato ad una granulometria maggiore (spesso >100nm). La nanoemulsione curcuminoide preparata da Lu et al. aveva una dimensione sostanzialmente ridotta di 12-16nm. La durata di conservazione è stata inoltre migliorata con un'elevata stabilità della nostra nanoemulsione di curcuminoidi per un periodo di stoccaggio di 6 mesi a 4℃ e 25℃, come indicato da una dimensione media delle particelle di 12,4 ± 0,5nm e 16,7 ± 0,6nm, rispettivamente, dopo una conservazione prolungata.

I reattori a ultrasuoni in vetro sono utilizzati in laboratorio e in ambito industriale per emulsificazione, dispersione, omogeneizzazione, miscelazione, estrazione, disintegrazione e reazioni ecochimiche (ad esempio, sono-sintesi, sono-catalisi)

Cella di flusso in vetro a ultrasuoni per la nano-emulsificazione in linea

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L'effetto degli eccipienti farmaceutici e della nanoemulsificazione a ultrasuoni

Dong et al. hanno studiato 21 eccipienti farmaceutici e i loro effetti sulla biodisponibilità del flavonoide modello crisina. Cinque eccipienti – cioè Brij 35, Brij 58, labrasolo, oleato di sodio e Tween20 hanno inibito in modo significativo la glucuronizzazione della crisina. L'oleato di sodio era il più potente inibitore della glucuronizzazione.

Mebudipina: Khani et al. (2016) riportano la formulazione di una nanoemulsione caricata con mebudipina contenente etile oleato, Tween 80, Span 80, polietilenglicole 400, etanolo e acqua di rete. La dimensione delle particelle per una formulazione ottimale è risultata di 22,8 ± 4,0 nm, con una biodisponibilità relativa della nanoemulsione di mebudipina aumentata di circa 2,6 volte. I risultati degli esperimenti in vivo hanno dimostrato che la formulazione in nanoemulsione era in grado di aumentare la biodisponibilità della mebudipina in modo significativo rispetto alla sospensione, alla soluzione oleosolubile e a quella micellare.

Nanoemulsione a ultrasuoni per la somministrazione oculare di farmaci

Le nanoemulsioni oculari, ad esempio per la somministrazione di farmaci oftalmici, sono state preparate per ottenere una migliore disponibilità, una penetrazione più rapida e una maggiore efficacia.
Ammar et al (2009) hanno formulato il cloridrato di dorzolamide in una nanoemulsione (dimensioni 8.4-12.8nm) per ottenere un aumento degli effetti nel trattamento del glaucoma, una diminuzione del numero di applicazioni al giorno e una migliore compliance del paziente rispetto alle tradizionali gocce oculari. Le nanoemulsioni sviluppate hanno mostrato un rapido inizio di azione farmacologica e un effetto prolungato, nonché una maggiore biodisponibilità del farmaco rispetto al prodotto di mercato convenzionale.
di elevata efficacia terapeutica

Morsi et al. (2014) hanno preparato nanoemulsioni caricate con acetazolamide come segue: l'1% p/p di acetazolamide (ACZ) è stato sonicato con miscele di surfattante/co-surfattante/co-surfattante/olio fino alla completa dissoluzione del farmaco, quindi è stata aggiunta a goccia a goccia la fase acquosa contenente il 3% p/p di dimetil solfossido (DMSO) per preparare nanoemulsioni contenenti il 39% p/p di fase acquosa, mentre per preparare nanoemulsioni con il 59% di acqua, è stata utilizzata la fase acquosa contenente il 20% di DMSO. Il DMSO è stato aggiunto per prevenire qualsiasi precipitazione del farmaco dopo l'aggiunta della fase acquosa. Le nanoemulsioni sono state preparate con una dimensione media delle gocce di 23.8-90.2nm. Le nanoemulsioni preparate con un più alto contenuto d'acqua del 59% hanno mostrato il più alto rilascio di droga.
L'acetazolamide nano-emulsionata è stata formulata con successo in forma di nanoemulsione che ha rivelato un'elevata efficacia terapeutica nel trattamento del glaucoma insieme ad un effetto prolungato.

Ultrasuonatori ad alte prestazioni per la nanoemulsificazione e la nanoincapsulazione

Hielscher Ultrasonics offre sistemi a ultrasuoni, dagli omogeneizzatori compatti da laboratorio alle soluzioni industriali chiavi in mano. Per produrre nanoemulsioni di altissimo livello farmaceutico, è fondamentale un processo di emulsionamento affidabile. L'ampia gamma di sonotrodi, celle di flusso e l'inserto opzionale MultiPhase Cavitator MPC48 di Hielscher consentono ai nostri clienti di impostare le condizioni di lavorazione ottimali per produrre emulsioni di dimensioni nanometriche con una qualità standardizzata, affidabile e costante. Gli ultrasonificatori Hielscher sono dotati di un software all'avanguardia per il funzionamento e il controllo. – garantire la produzione affidabile di prodotti farmaceutici standardizzati e integratori di qualità farmaceutica.
Contattateci oggi stesso per scoprire le possibilità delle API e delle sostanze fitochimiche a formulazione ultrasonica!

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Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in laboratorio, su banco, in processi pilota e industriali.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione in laboratorio, pilota e su scala industriale.



Letteratura/riferimenti

  • M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): Bio-Activity of Organic/Inorganic Photo-Generated Composites in Bio-Inspired Systems. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018).
  • Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
  • Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, and Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
  • Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.
  • Ammar H. et al. (2009): Nanoemulsion as a Potential Ophthalmic Delivery System for Dorzolamide Hydrochloride. AAPS Pharm Sci Tech. 2009 Sep; 10(3): 808.
  • Dong D. et al. (2017): Sodium Oleate-Based Nanoemulsion Enhances Oral Absorption of Chrysin through Inhibition of UGT-Mediated Metabolism. Mol. Pharmaceutics, 2017, 14 (9). 2864–2874.
  • Gunasekaran Th. et al. (2014): Nanotechnology: an effective tool for enhancing bioavailability and bioactivity of phytomedicine. Asian Pac J Trop Biomed 2014; 4(Suppl 1). S1-S7.
  • Khani S. et al. (2016): Design and evaluation of oral nanoemulsion drug delivery system of mebudipine, Drug Delivery, 23:6, 2035-2043.
  • Lu P.S. et al. (2018): Determination of oral bioavailability of curcuminoid dispersions and nanoemulsions prepared from Curcuma longa Linnaeus. J Sci Food Agric 2018; 98: 51–63.
  • Morsi N.M. et al. (2014): Nanoemulsion as a Novel Ophthalmic Delivery System for Acetazolamide. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences Vol 6, Issue 11, 2014.
  • Tiwari S.B. et al (2006): Nanoemulsion Formulations for Improved Oral Delivery of Poorly Soluble Drugs. NSTI-Nanotech 2006.

Particolarità / Cose da sapere

Estrazione ad ultrasuoni dei composti attivi dalle piante

Gli ultrasuoni ad alta potenza sono ampiamente utilizzati per isolare dai prodotti fitochimici (flavonoidi, antiossidanti terpeni, ecc.) dal materiale vegetale. La cavitazione ultrasonica perfora e rompe le pareti cellulari in modo che la materia intracellulare venga rilasciata nel solvente circostante. I grandi vantaggi della sonicazione sono il trattamento non termico e l'uso di solventi. L'estrazione ad ultrasuoni è un metodo meccanico, non termico. – il che significa che le delicate sostanze fitochimiche non vengono degradate dalle alte temperature. Per quanto riguarda Solventic'è un'ampia scelta che può essere utilizzata per l'estrazione. I solventi più comuni sono l'acqua, l'etanolo, la glicerina, gli oli vegetali (ad esempio olio d'oliva, oli MCT, olio di cocco), l'alcool di cereali (alcolici), o una miscela acqua-etanolo tra gli altri solventi.
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effetto entourage

L'estrazione di una combinazione di diverse sostanze fitochimiche da una pianta è nota per gli effetti più forti. La sinergia di vari composti vegetali è nota come entourage. Estratti vegetali interi combinano molteplici sostanze fitochimiche. Per esempio, la cannabis contiene oltre 480 composti attivi. Un estratto di cannabis, che include CBD (cannabidiolo), CBG (cannabigerolo), CBN (cannabinolo), CBC (cannabichromene), terpeni e molti altri composti fenolici, è molto più efficace poiché i molteplici composti lavorano in sinergia. estrazione ad ultrasuoni è un metodo altamente efficiente per produrre un estratto a spettro completo di qualità superiore.


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.


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