ナノ構造脂質薬物キャリアの超音波製剤化

ナノ構造脂質キャリア(NLCs)は、脂質のコアと水溶性のシェルを特徴とするナノサイズの薬物送達システムの高度な形態である。NLCは安定性が高く、活性な生体分子を分解から保護し、持続的な薬物放出を提供する。超音波処理は、信頼性が高く、効率的で、簡便なナノ構造脂質キャリアの製造技術である。

ナノ構造脂質キャリアの超音波調製

ナノ構造脂質キャリア（NLC）は、水性媒体中に固体脂質、液体脂質、界面活性剤を含み、良好な溶解性とバイオアベイラビリティ特性を有する。NLCは、高いバイオアベイラビリティと持続的な薬物放出を有する安定した薬物キャリアシステムを処方するために広く使用されている。NLCは、局所・経皮投与、眼科（眼）投与、肺投与など、経口投与から非経口投与まで幅広い用途がある。
超音波分散・乳化は、活性化合物を担持したナノ構造脂質キャリアを調製するための、信頼性が高く効率的な技術である。超音波NLC調製には、有機溶媒や多量の界面活性剤、添加化合物を必要としないという大きな利点がある。超音波NLC製剤は、界面活性剤の溶液に融解した脂質を加え、超音波をかけるという比較的単純な方法である。

超音波負荷ナノ構造脂質キャリアのための例示的プロトコル

ソニケーションによるデキサメタゾン担持NLC
無毒性である可能性のある眼科用NLCシステムを超音波処理下で調製し、狭い粒度分布、高いデキサメタゾン封入効果、および浸透性の改善を得た。を用いて超音波処理によりNLCシステムを調製した。 ヒルシャーUP200S 超音波洗浄機、Compritol 888 ATO、Miglyol 812N、Cremophor RH60を成分として使用。
固体脂質、液体脂質、界面活性剤を加熱マグネチックスターラーを用いて85℃で溶融した。次に、デキサメタゾンを溶融脂質混合物に添加し、分散させた。純水を85℃で加熱し、2相を超音波処理した（振幅70%で10分間）。 ヒルシャーUP200S 超音波ホモジナイザー。NLCシステムは氷浴で冷却した。
超音波で調製したNLCは、狭い粒度分布、高いDXM封入効果、浸透性の向上を示した。
研究者らは、低い界面活性剤濃度と低い脂質濃度（例えば、界面活性剤2.5%、総脂質10%）の使用を推奨している。_アベZP、PDI）と薬物負荷率（EE%）は、乳化剤濃度が低レベルに保たれながら適切である。
(キッスら2019参照)

超音波処理によるパルミチン酸レチニル担持NLC
レチノイドは皮膚科のしわ治療で広く使われている成分である。レチノールとパルミチン酸レチニルはレチノイドグループの2つの化合物で、表皮の厚さを誘導する能力があり、抗シワ剤として効果的である。
NLC製剤は超音波処理法で調製した。この製剤には、パルミチン酸セチル7.2%、オレイン酸4.8%、Tween 80 10%、グリセリン10%、パルミチン酸レチニル2%が含まれていた。パルミチン酸レチニルを担持したNLCを製造するには、次のような手順を踏んだ：溶融脂質の混合物を界面活性剤、共界面活性剤、グリセリン、脱イオン水と60-70℃で混合する。この混合物を9800rpmの高剪断ミキサーで5分間攪拌する。プレエマルションが形成された後、このプレエマルションを直ちにプローブ型超音波ホモジナイザーを用いて2分間超音波処理する。その後、得られたNLCを室温で24時間保存し、エマルジョンのナノ粒子径を測定した。得られたNLCの外観は淡黄色で、グロビュールサイズは258±15.85 nm、多分散性指数は0.31±0.09であった。下のTEM画像は、超音波で調製したパルミチン酸レチニル担持NLCを示す。
(参照：Pamudji et al.）

超音波処理したパルミチン酸レチニルNLCの形態：(A)10000倍、(B)20000倍、(C)40000倍。
ソースPamudji et al.

ソニケーションによるZingiber zerumbet担持NLCs
ナノ構造脂質キャリアは、固体-脂質、液体-脂質、界面活性剤の混合物から構成される。水溶性に乏しい生理活性物質を投与し、バイオアベイラビリティを著しく向上させる優れたドラッグデリバリーシステムである。
Zingiber zerumbetを担持したNLCを製剤化するために、以下の手順を実施した。1%の固体脂質、すなわちモノステアリン酸グリセリルと、4%の液体脂質、すなわちバージンココナッツオイルを混合し、均一で透明な脂質相を得るために50℃で溶かした。温度をモノステアリン酸グリセリルの融解温度より10℃高く維持したまま、1％のジンギベル・ゼルンベト油を脂質相に添加した。水相の調製には、蒸留水、Tween 80、大豆レシチンを適切な比率で混合した。この水性混合物を直ちに脂質混合物に加え、プレエマルジョン混合物を形成した。このプレエマルジョンを、高剪断ホモジナイザーを用いて11,000rpmで1分間ホモジナイズした。最後に、NLC分散液を氷水浴で室温（25±1℃）まで冷却し、冷浴中で懸濁液を急冷して粒子の凝集を防止した。NLCは4℃で保存した。
Zingiber zerumbetを担持したNLCは、ナノメートルサイズ80.47±1.33、安定な多分散性指数0.188±2.72、ゼータ電位-38.9±2.11を示した。カプセル化効率は、80％以上の効率でZingiber zerumbetオイルをカプセル化する脂質キャリアの能力を示している。
(参照：Rosli et al.）

ソニケーションによるバルサラタン担持NLC
バルサラタンはアンジオテンシンII受容体拮抗薬であり、降圧薬として使用される。バルサルタンは水溶性に乏しいため、バイオアベイラビリティは約23％と低い。超音波溶融乳化法を用いることで、バイオアベイラビリティが著しく改善されたバルサラタン担持NLCを調製することができた。
Valの油性溶液を、脂質の融点より10℃高い温度で、一定量の溶融脂質と混合した。一定重量のTween 80とデオキシコール酸ナトリウムを溶解して界面活性剤水溶液を調製した。この界面活性剤水溶液をさらに同温度に加熱し、プローブソニケーションにより油性脂質薬物溶液と3分間混合し、エマルジョンを形成した。次に、形成されたエマルジョンを10分間磁気攪拌して冷却した水に分散させた。形成されたNLCを遠心分離により分離した。上清からサンプルを採取し、有効なHPLC法を用いてValの濃度を分析した。
超音波溶融乳化法は、ストレスの少ない簡便な方法であり、有毒な有機溶媒を使用しないなど、多くの利点がある。達成された最大封入効率は75.04%であった。
(参照：Albekery et al.）

パクリタキセル、クロトリマゾール、ドンペリドン、プエラリン、メロキシカムなどの他の活性化合物も、超音波技術を用いて固体脂質ナノ粒子やナノ構造脂質キャリアに組み込むことに成功した。(参照：Bahari and Hamishehkar 2016）

超音波コールドホモジナイザー

ナノ構造脂質キャリアの調製にコールドホモジナイズ法を用いる場合、薬理学的に活性な分子、すなわち薬物を脂質融液に溶解し、液体窒素またはドライアイスを用いて急速に冷却する。冷却中、脂質は固化する。固形脂質塊はナノ粒子サイズに粉砕される。脂質ナノ粒子を冷たい界面活性剤溶液に分散させ、冷たいプレ懸濁液を得る。最後に、この懸濁液を、多くの場合、超音波フローセルリアクターを用いて、室温で超音波処理する。
超音波コールドホモジナイゼーションは、最初の工程で物質を1回加熱するだけなので、主に熱に弱い医薬品の製剤化に使用される。多くの生理活性分子や医薬化合物は熱劣化を起こしやすいため、超音波コールドホモジナイゼーションは広く利用されている。コールドホモジナイズ技術のさらなる利点は、水相を作らないことである。これにより、親水性分子をカプセル化しやすくなり、高温ホモジナイズ中に液体脂質相から水相に移行する可能性がある。

超音波ホットホモジナイザー

超音波処理をホットホモジナイズ技術として使用する場合、溶融脂質と活性化合物（薬理学的活性成分）を激しい攪拌下でホット界面活性剤に分散させ、プレエマルションを得る。ホットホモジナイズプロセスでは、脂質/薬物懸濁液と界面活性剤の両方の溶液が同じ温度（固体脂質の融点より約5～10℃高い温度）に加熱されていることが重要である。第二段階では、温度を維持したまま高性能超音波処理でプレエマルジョンを処理する。

ナノ構造脂質キャリアのための高性能超音波発生装置

ヘルシャー・ウルトラソニックの強力な超音波システムは、世界中の製薬会社で使用されています。&固体脂質ナノ粒子（SLN）、ナノ構造脂質キャリア（NLC）、ナノエマルション、ナノカプセルなどの高品質なナノ薬物キャリアを製造するための研究開発および生産を行っています。お客様のご要望にお応えするため、ヒールシャー社は、コンパクトで強力なハンドヘルド型ラボ用ホモジナイザーや卓上型超音波発生装置から、大量の医薬品製剤を製造するための完全な工業用超音波システムまで、超音波発生装置を提供しています。ナノ構造脂質キャリア（NLC）の製造に最適なセットアップを確実にするため、幅広い超音波ソノトロードとリアクターをご用意しています。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。
お客様が適正製造基準（GMP）を満たし、標準化されたプロセスを確立できるよう、すべてのデジタル超音波装置は、超音波処理パラメータの正確な設定、継続的なプロセス制御、およびすべての重要なプロセスパラメータの内蔵SDカードへの自動記録のためのインテリジェントなソフトウェアを備えています。高い製品品質は、プロセス制御と継続的な高い処理基準によって決まります。Hielscherの超音波発生装置は、プロセスの監視と標準化に役立ちます！

Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続稼働が容易です。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、高負荷や過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：