ニオソームの超音波製剤化

ニオソームはナノサイズの小胞で、薬剤（抗がん剤など）やその他の生理活性物質の担体として使用できる。超音波乳化は、薬物負荷の高い小さなニオソームを製剤化するための簡便かつ迅速な方法である。

有効成分のナノキャリアとしてのニオソーム小胞

ニオソームは非イオン性界面活性剤をベースとした小胞で、主に非イオン性界面活性剤とコレステロールを賦形剤として組み込んで形成される。ニオソームはリポソームに比べ、化学的劣化や酸化に対して安定で、保存期間が長い。ニオソーム調製に使用される界面活性剤により、ニオソームは生分解性、生体適合性、非免疫原性である。ニオソームは浸透圧的に活性で、化学的に安定であり、リポソームと比較して保存期間が長い。サイズやラメラリティに応じて、超音波処理、逆相蒸発法、薄膜水和法、経膜pH勾配薬物取り込み法など、さまざまな調製法が利用できる。超音波ニオソーム調製法は、小さくて均一なサイズの一枚膜小胞を作るのに好ましい技術である。

超音波ニオソーム製剤

ニオソームを製剤化するには、界面活性剤、コレステロールの有機溶液と、生理活性化合物すなわち薬物を含む水溶液から、水中油型（o/w）エマルションを調製しなければならない。超音波乳化は、油と水のような混じり合わない液体を混合する優れた技術である。両相の液滴を剪断してナノサイズにすることで、ナノエマルジョンが得られる。機械的攪拌と比較すると、超音波ニオソーム製剤化技術は、平均寸法が小さく、多分散性指数が低いニオソームを高速で形成する点で優れている。より小さな小胞の使用は、大きな粒子よりも体内クリアランス機構を回避しやすく、血流中に長く留まる傾向があることを考慮すると、一般的に望ましい。(参照：Bragagni et al.）
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超音波ニオソーム調製プロトコール

超音波処理を用いたニオソーム製剤は広く研究されており、超音波ニオソーム製剤の科学的に検証されたプロトコールが数多く公開されている。
以下に、超音波処理を用いてニオソームを調製し、ローディングするいくつかの製剤プロトコルの簡単な概要を示します。

ウィザニア・ソムニフェラ抽出物含有ニオソーム
Chinembiriら（2017）は、Withania somnifera粗抽出物を局所適用を目的としたニオソームに製剤化した。生理活性化合物は溶媒注入によりカプセル化された。そのため、有機相と水相を連続的に磁気撹拌し、有機溶媒が追い出されるまで温度を60℃±2℃に維持した。得られた製剤を冷却し、Hielscher UP200STソニケーターを用いて氷上で超音波処理した。ニオソームの平均サイズは約165.9±9.4であり、ウィダノライドAの高い封入効率（EE%）を示した。

ドキソルビシン含有ニオソーム
抗癌剤であるドキソルビシンを担持したN-パルミトイルグルコサミンナイオソーム（Glu）は、NPG（16mg）、Span60（65mg）、コレステロール（58mg）、およびSolulan C24（54mg）の混合物を、ドキソルビシン溶液（1.5mg/ml、2ml、PBSで調製）中で90℃、1時間振盪した後、プローブ超音波処理を10分間（最大値の75%）行うことにより調製した。
パルミトイルグリコールキトサン（GCP）小胞は、グリコールキトサン（10mg）とコレステロール（4mg）をドキソルビシン溶液（1．(Dufes et al.）

代替ニオソーム調製法

逆相蒸発法や経膜pH勾配薬物取り込み法などの代替ニオソーム製剤化法には、超音波エネルギーの印加が必要である。両手法は主にマルチラメラベシクル（MLV）の製剤化に用いられる。以下に、両技術の簡単な説明と超音波処理工程を掲載する。

逆相蒸発法によるニオソーム調製における超音波処理

逆相蒸発法（REV法）では、ニオソーム製剤の成分をエーテルとクロロホルムの混合溶媒に溶解し、薬剤を含む水相に添加する。超音波乳化で混合物を微細なエマルジョンにする。その後、有機相を蒸発させる。有機溶媒を蒸発させる際に得られるニオソームは、大きなサイズの一枚膜小胞である。

経膜pH勾配薬物取り込みプロセス

経膜pH勾配（酸性内部）の薬物取り込みプロセス（遠隔負荷あり）では、界面活性剤とコレステロールをクロロホルムに溶解する。その後、溶媒を真空下で蒸発させ、丸底フラスコの壁面に薄膜を得る。この薄膜を、懸濁液をボルテックスしながら300mMクエン酸（pH4.0）で水和する。マルチラメラ小胞を3回凍結融解し、その後プローブ型超音波発生器を用いて超音波処理する。このニオソーム懸濁液に、10mg/mlの薬物を含む水溶液を加え、ボルテックスする。その後、1Mリン酸二ナトリウムで試料のpHをpH7.0-7.2に上げる。その後、混合物を60℃で10分間加熱する。この方法により、マルチラメラ小胞が得られる。(cf. Kazi et al. 2010)

超音波によるニオソームの小型化

調製技術にもよるが、ニオソームのサイズは比較的大 きいことが多く、凝集体を形成する傾向がある。しかし、特定のニオソームサイズは、目標とするタイプのデリバリーシステムに関しては重要な要素である。例えば、ナノメートルサイズの非常に小さなニオソームは、薬物が細胞膜を通過して細胞の標的部位に到達しなければならない全身薬物送達に最も適しており、一方、より大きなニオソームは筋肉内や空洞内の薬物送達や眼科用途に推奨される。ニオソームの超音波によるサイズ縮小は、高活性ニオソームの調製において一般的なステップである。超音波せん断力により、ニオソームは凝集を解除し、単分散ナノニオソームに分散される。

プロトコル – 超音波によるリポニオソームのサイズ縮小

Naderinezhadら（2017）は、Tween 60：コレステロールを含む生体適合性LipoNiosomes（ニオソームとリポソームの組み合わせ）を処方した：DPPC（55：30：15：3）と3％DSPE-mPEG。調製したリポニオソームのサイズを小さくするため、水和後、超音波ホモジナイザーUP200St（Hielscher Ultrasonics GmbH、ドイツ）を用いて、粒子の凝集を最小限に抑えるために懸濁液を45分間超音波処理した（15秒オン、10秒オフ、振幅70％、100ワット）。pH勾配法では、CUR、界面活性剤、脂質の乾燥フィルムを1300mLの硫酸アンモニウム（pH 1⁄4 4）で63℃、47分間水和した。その後、ナノ粒子を氷浴上で超音波処理し、小さなベシクルを作製した。

ニオソーム調製用超音波装置

Hielscher Ultrasonic社は、医薬品、食品、化粧品業界向けの高性能超音波ホモジナイザーの設計、製造、販売、サービスにおいて長年の経験を有しています。
高品質のニオソーム、リポソーム、固体脂質ナノ粒子、高分子ナノ粒子、シクロデキストリン複合体、その他のナノ構造の薬物キャリアの調製は、その高い信頼性、安定した出力、正確な制御性により、Hielscher超音波装置が得意とするプロセスです。Hielscherの超音波発生装置は、振幅、温度、圧力、超音波エネルギーなど、すべてのプロセスパラメーターを正確に制御できます。インテリジェントなソフトウェアは、内蔵のSDカードに全ての超音波処理パラメーター（時間、日付、振幅、正味エネルギー、総エネルギー、温度、圧力）を自動的に記録します。
Hielscher社のソニケーターは堅牢で、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：