医薬品のためのナノ粒子の超音波処理

プローブ型ソニケーターは、粒子径の縮小、細胞破壊、および均質化を達成するための強力で制御された手段を提供することにより、医薬品の研究および製造において重要な役割を果たします。超音波処理器は、超音波を利用してキャビテーションを発生させ、微細な気泡の形成と崩壊を引き起こします。この現象は、強いせん断力と衝撃波を発生させ、粒子を効果的に分解したり、細胞を破壊したりします。

製薬用途におけるプローブ型超音波処理装置の使用に関するいくつかの重要な側面を次に示します。

  • 粒子径の縮小: プローブ超音波処理装置は、医薬品有効成分(API)またはその他の化合物の粒子サイズを小さくするために採用されます。小さく均一なサイズの粒子は、医薬品製剤のバイオアベイラビリティ、溶解速度、および全体的な有効性を高めるために不可欠です。
  • 細胞破壊: バイオ医薬品研究では、プローブ超音波処理装置は細胞内成分を放出するための細胞破壊に利用されます。これは、微生物細胞や哺乳類培養細胞からタンパク質、酵素、その他の生体分子を抽出する場合に特に重要です。
  • 均一化: 医薬品製剤の均質化は、成分の均一な分布を確保するために不可欠です。プローブ超音波処理装置は、凝集体を分解し、成分を均一に分散させることにより、均質性を達成するのに役立ちます。
  • ナノエマルジョンとリポソーム形成: 超音波処理は、医薬品製剤中に安定したナノエマルジョンおよびリポソームを作成するために使用される。これらのナノスケール送達システムは、溶解性とバイオアベイラビリティを高めるために薬物送達に採用されています。
  • 品質管理とプロセスの最適化: 超音波処理は、医薬品製造における品質管理のための貴重なツールです。一貫した粒度分布と均質性を確保することでプロセスの最適化に役立ち、バッチ間の再現性に貢献します。
  • 医薬品の製剤化と開発:薬剤の製剤化および開発中に、プローブソニケーターを使用して、安定した懸濁液、エマルジョン、または分散液を調製します。これは、望ましい物理的および化学的特性を持つ医薬品を設計するために重要です。

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改善されたペプチド合成のための超音波攪拌反応器。

超音波攪拌反応器により、合成の改良と加速を実現。写真は、攪拌ガラス反応器内の超音波装置UP200Stを示しています。

医薬品におけるナノマテリアル

超音波技術は、医薬品の研究および製造におけるナノ材料の調製、処理、および機能化において極めて重要な役割を果たします。音響キャビテーションを含む高出力超音波の強烈な効果は、凝集体の破壊、粒子の分散、ナノ液滴の乳化に寄与します。ヒールシャーの高性能ソニケーターは、医薬品規格に信頼性が高く効率的なソリューションを提供し、安全な生産を保証し、追加の最適化努力なしにスケールアップを促進します。

加工ナノマテリアル

ナノマテリアル、特にナノ粒子は、医薬品における薬物送達に革命をもたらし、経口または注射で活性剤を投与するための実証済みの方法を提供しています。この技術は、薬剤の投与と送達の効率を高め、医療の新たな道を切り開きます。薬物、熱、またはその他の活性物質を特定の細胞、特に病気の細胞に直接送達する能力は、大きな進歩を示しています。

がん治療では、ナノサイズの粒子の利点を活かして高用量の薬剤を腫瘍細胞に直接送達し、治療効果を最大化し、他の臓器への副作用を最小限に抑えることで、ナノ製剤化薬は有望な結果を示しています。ナノスケールのサイズにより、これらの粒子は細胞壁や膜を通過し、標的細胞に正確に活性剤を放出することができます。

ナノマテリアルの加工は、寸法が100nm未満の粒子と定義され、より高い努力を必要とする課題があります。超音波キャビテーションは、ナノ材料を解凝集および分散するための確立された技術として浮上しています。カーボンナノチューブ(CNT)、特に多層カーボンナノチューブ(MWCNT)と単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は、薬物分子をカプセル化するための大きな内部容積と、機能化のための明確な表面を提供するというユニークな特性を示します。
 

Sonochemically調製単層カーボンナノチューブ(SWNT / SWCNTを)

フェロセンとキシレンの混合物の溶液中のシリカ粉末を、室温および常圧下で20分間超音波処理しました。超音波処理は、シリカ粉末の表面に高純度のSWCNTSを生成します。(Jeong et al. 2004)

 

官能基化カーボンナノチューブ(f-CNT)は、溶解性を高め、効率的な腫瘍標的化を可能にし、細胞毒性の回避に重要な役割を果たします。超音波技術は、高純度SWCNTの音響化学的方法など、それらの製造と機能化を促進します。さらに、f-CNTは、抗原をカーボンナノチューブに結合させて特異的な抗体応答を誘導するワクチン送達システムとしても機能します。
シリカ、チタニア、またはアルミナに由来するセラミックナノ粒子は、多孔質の表面を示すため、薬物担体として理想的です。超音波合成とナノ粒子の沈殿は、ソノケミストリーを利用して、ナノサイズの化合物を調製するためのボトムアップアプローチを提供します。このプロセスにより物質移動が促進され、粒子径が小さくなり、均一性が高まります

超音波の合成とナノ粒子の沈殿

超音波処理は、ナノ粒子の機能化において重要な役割を果たします。この技術は、粒子の周りの境界層を効率的に破壊し、新しい官能基が粒子表面に到達できるようにします。例えば、PL-PEGフラグメントを用いた単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の超音波官能基化は、非特異的な細胞の取り込みを阻害する一方で、標的アプリケーションのための特異的な細胞の取り込みを促進します。

超音波ホモジナイザーは、ナノ材料の効果的な分散、解凝集及びmfunctionalizationを可能にします。

ヒールシャーラボソニケーターUP50H 少量の超音波処理のために、例えばMWNTは、分散。

特定の特性および機能を有するナノ粒子を得るためには、粒子の表面を改質しなければならない。ポリマーナノ粒子、リポソーム、デンドリマー、カーボンナノチューブ、量子ドットなどの様々なナノシステムは、医薬品の効率的な使用のために首尾よく官能化され得る。

超音波粒子機能化の実用例:

PL-PEGによるSWCNTの超音波機能化:Zeineldin et al。 (2009)は、リン脂質 - ポリエチレングリコール(PL-PEG)による超音波処理による単層カーボンナノチューブ(SWNT)の分散がそれを分解し、それによって細胞による非特異的取り込みを阻止するその能力を妨げることを実証した。しかしながら、断片化されていないPL-PEGは、癌細胞によって発現される受容体の2つの異なるクラスに対する標的化SWNTの特異的細胞取り込みを促進する。 PL-PEGの存在下での超音波処理は、カーボンナノチューブを分散または官能化するために使用される一般的な方法であり、PEGの完全性は、リガンド官能化ナノチューブの特異的な細胞取り込みを促進するために重要である。断片化は、SWNTを分散させるために一般に使用される技術である超音波処理の可能性の高い結果であり、これは薬物送達などの特定の用途にとって懸念される。
 

超音波処理は、ナノ粒子を修飾および機能化するための非常に効果的な方法です

PL-PEGによるSWCNTの超音波分散(Zeineldin et al., 2009)

 

超音波リポソーム形成

超音波の別の成功したアプリケーションは、リポソームおよびナノリポソームの調製である。リポソームベースの薬物および遺伝子送達システムは、多様な治療だけでなく、化粧品や栄養においても重要な役割を果たしています。リポソームは、水溶性活性剤をリポソーム水性中心に、または薬剤が脂溶性の場合は脂質層に配置することができるため、良好な担体である。リポソームは、超音波の使用によって形成することができる。リポソーム調製の基本材料は、生体膜脂質に由来する、またはそれに基づく両親媒性分子です。小さな単層小胞(SUV)の形成のために、脂質分散は穏やかに超音波処理される – 例:ハンドヘルド超音波装置UP50H(50W、30kHz)、VialTweeter、または超音波カップホーン。このような超音波治療の持続時間は約5〜15分続きます。小さな単層小胞を産生する別の方法は、多層小胞リポソームの超音波処理である。
ディヌ-Pirvuら。 (2010)は、室温でのMLVを超音波処理することにより、トランスフェロの取得を報告します。
ヒールシャー超音波は、プロセスのすべての種類の要件を満たすために、様々な超音波機器、ソノトロードやアクセサリーを提供しています。
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リポソームへの薬剤の超音波カプセル化

リポソームは、活性剤のためのキャリアとして機能します。超音波は、活性物質の捕捉のためのリポソームを調製し、形成するために有効なツールです。カプセル化の前に、リポソームは更に、それらが開かれなければならない、リン脂質極性頭部の表面電荷 - 電荷相互作用(Míckovaら2008)によるクラスタを形成する傾向があります。一例として、Zhuら。 (2003)超音波処理によってリポソーム中にビオチン粉末のカプセル化を記載しています。ビオチン粉末がベシクル懸濁液に添加したとして、溶液を約超音波処理されています。 1時間。この処理後、ビオチンは、リポソームに封入されました。

リポソームエマルジョン

クリーム、ローション、ゲルおよびその他の薬用化粧品製剤を保湿やアンチエイジングの育成効果を高めるために、乳化剤は、脂質の高い量を安定させるために、リポソーム分散液に追加されます。しかし、調査は、リポソームの能力は、一般的に制限されていることを示していました。乳化剤の追加により、この効果は早く現れ、追加の乳化剤は、ホスファチジルコリンのバリア親和性の弱体化を引き起こします。ナノ粒子 – ホスファチジルコリンおよび脂質から構成される - この問題への答えです。これらのナノ粒子は、ホスファチジルコリンの単層で覆われている油滴によって形成されます。ナノ粒子の使用は、より多くの脂質を吸収することが可能であり、追加の乳化剤を必要としないように、安定したままである製剤を可能にします。
超音波処理は、ナノエマルジョンおよびナノ分散物の製造のための実証済みの方法である。高強度超音波は、液相(分散相)を第2の相(連続相)中の小さな液滴に分散させるのに必要なパワーを供給する。分散ゾーンでは、キャビテーション爆発を爆発させると周囲の液体に強い衝撃波が発生し、高い液体速度の液体ジェットが形成される。凝集相に対して新たに形成された分散相の液滴を安定化させるために、乳化剤(表面活性物質、界面活性剤)および安定剤がエマルジョンに添加される。破壊後の液滴の合体が最終液滴サイズ分布に影響を及ぼすので、効率的に安定化する乳化剤を使用して、超音波分散ゾーンにおける液滴破壊の直後の分布に等しいレベルで最終液滴サイズ分布を維持する。

リポソーム分散液

不飽和phosphatidylchlorine、酸化に対する安定性の欠如に基づいてリポソーム分散液、。分散液の安定化は、ビタミンCおよびEの複合体によるなどの抗酸化剤によって達成することができます
Ortanら。 Anethumを含む群から選択の超音波準備に関する彼らの研究で達成(2002)は、リポソーム良い結果にエッセンシャルオイルをgraveolens。超音波処理の後、リポソームの大きさは、70〜150 nmの間、および230から475 nmのMLVのためでした。これらの値は、特にSUV分散(以下ヒストグラムを参照)で、また2ヶ月後にほぼ一定であったが、12ヶ月後inceased。精油損失およびサイズ分布についての安定性の測定は、また、リポソーム分散液は揮発性油の含有量を維持することを示しました。これは、リポソーム中の精油の挟み込みが油の安定性を増加させたことを示唆しています。
 

超音波調製マルチラメラ小胞(MLV)と単一単ラメラ小胞(SUV)は、精油損失及び粒度分布に関する良好な安定性を示します。

1年後のMLVとSUVの分散の安定性。リポソーム製剤は4±1°Cで保存した。
(研究と図:©Ortan et al., 2009):

 
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医薬品の研究と製造のための高性能ソニケーター

ヒールシャー超音波は、医薬品の研究と製造のための高品質で高性能なソニケーターのトップサプライヤーです。50ワットから16,000ワットまでのデバイスは、あらゆるボリュームとすべてのプロセスに適した超音波プロセッサを見つけることができます。高性能、信頼性、堅牢性、操作の容易さにより、超音波処理はナノ材料の調製と加工に不可欠な技術です。CIP(定置洗浄)およびSIP(定置滅菌)を備えたヒールシャー超音波処理器は、医薬品基準に従って安全で効率的な生産を保証します。すべての特定の超音波プロセスは、ラボまたはベンチトップスケールで簡単にテストできます。これらの試験の結果は完全に再現性があるため、次のスケールアップは直線的であり、プロセスの最適化に関する追加の作業なしで簡単に行うことができます。

なぜヒールシャー超音波?

  • 高効率
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ヒールシャーソニケーター:設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質

ヒールシャー超音波処理器は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。堅牢性と簡単な操作により、当社の超音波装置を産業施設にスムーズに統合できます。過酷な条件と要求の厳しい環境は、ヒールシャー超音波処理器によって簡単に処理されます。

ヒールシャー超音波はISO認定企業であり、最先端の技術と使いやすさを備えた高性能超音波装置に特に重点を置いています。もちろん、ヒールシャー超音波処理器はCEに準拠しており、UL、CSAおよびRoHsの要件を満たしています。

下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量 流量 推奨デバイス
01.5mlの0.5へ N.A。 VialTweeter
500mLの1〜 200mL /分で10 UP100H
2000mlの10〜 20 400mLの/分 Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ 04L /分の0.2 UIP2000hdT
100Lへ10 10L /分で2 UIP4000hdT
15から150L 3から15リットル/分 UIP6000hdT
N.A。 10 100L /分 UIP16000
N.A。 大きな のクラスタ UIP16000

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超音波抽出セットアップ:製薬グレードのステンレス鋼反応器内のプローブ型超音波装置UIP2000hdT(2000ワット)。

超音波プロセスのセットアップ: プローブ型超音波装置UIP2000hdT(2000ワット) 製薬グレードのステンレス鋼反応器で。



文学/参考文献

     

    超音波は、粒子の音響化学的合成、解凝集、分散、乳化、官能基化、活性化に成功裏に使用される革新的な技術です。特にナノテクノロジーでは、超音波処理はナノサイズの材料の合成および加工目的に不可欠な技術です。ナノテクノロジーは、このような大きな科学的関心を集めているため、ナノサイズの粒子は、非常に多くの科学分野や産業分野で利用されています。製薬業界も、この柔軟で可変的な材料の高い可能性を発見しました。その結果、ナノ粒子は製薬業界におけるさまざまな機能的用途に関与しています。

    • ドラッグデリバリー(キャリア)
    • 診断製品
    • 製品包装
    • バイオマーカー探索
超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロット、産業加工で使用されます。

ヒールシャー超音波は、ラボ、パイロット、工業規模でアプリケーション、分散、乳化および抽出を混合するための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。

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