ულტრაბგერითი არის ინოვაციური ტექნოლოგია, რომელიც წარმატებით გამოიყენება sonochemical სინთეზი, Deagglomeration, დისპერსია, ემულსიფიკაცია, ფუნქციონალიზაცია და ნაწილაკების გააქტიურება. კერძოდ, ნანოტექნოლოგიაში, ულტრაბგერითი არის აუცილებელი მეთოდი ნანო-ზომის მასალების სინთეზისა და დამუშავების მიზნით. მას შემდეგ, რაც ნანოტექნოლოგიამ მოიპოვა ამ გამოჩენილი სამეცნიერო ინტერესი, ნანო ზომის ნაწილაკები გამოიყენება არაერთი სამეცნიერო და სამრეწველო სფეროში. ფარმაკორუფციამ აღმოაჩინა ამ მოქნილი და ცვლადი მასალის მაღალი პოტენციალიც. შესაბამისად, ნანონაწილაკები ჩართულია ფარმაცევტულ ინდუსტრიაში სხვადასხვა ფუნქციურ განაცხადებში, მათ შორის:

• ნარკოტიკების მოწოდება (გადამზიდავი)
• დიაგნოსტიკური პროდუქცია
• პროდუქტის შეფუთვა
• biomarker აღმოჩენა

ფარმაკოლოგიურ ნივთიერებებში ნ

მით უმეტეს, ნანონაწილაკების მეშვეობით პრეპარატის მიღება უკვე დამტკიცებული მეთოდია აქტიური ნივთიერებების მიწოდებაზე, რომლებიც ზეპირი ან ინექციის გზით იქნა ადმინისტრირებული. (Bawa 2008) Nano- ფორმულირებული ნარკოტიკების შეიძლება dosed და მიწოდება ბევრად უფრო ეფექტური, როგორც ახალი ტექნიკის გახსნა სრულიად რომანის გზები სამედიცინო მკურნალობა. ეს მაღალი პოტენციური ტექნოლოგია ეხმარება მედიკამენტებს, სითბოს ან სხვა აქტიურ ნივთიერებებს კონკრეტული უჯრედებისათვის, ანუ დაავადებული უჯრედებისათვის. ამ პირდაპირი ნარკოტიკების მოვლის საშუალებით, ჯანსაღი უჯრედები არ არის გამოწვეული ნარკოტიკების ეფექტით. ერთ-ერთი სფერო, რომელიც ნანო-ფორმულირებული ნარკოტიკების საშუალებით არის ნაჩვენები, მათი პერსპექტიული შედეგები კიბოს თერაპიაა. კიბოს თერაპიაში ნანო ზომის ნივთიერებების დიდი უპირატესობაა, რომ ნარკოტიკების მოლეკულების მაღალი დოზები შეიძლება პირდაპირ მიეწოდოთ სიმსივნური უჯრედების მაქსიმალური ეფექტისთვის, ხოლო სხვა ორგანოების გვერდითი ეფექტების მინიმიზაცია. (Liu et al.2008) ეს უპირატესობა ნანო-ზომის მიხედვით ხდება, რომ ნაწილაკები უჯრედის კედლებსა და მემბრანის გასასვლელად და წამლების უშუალო აგენტებს უშუალოდ მიზანმიმართულ უჯრედებში გაათავისუფლებენ.

ნანომასალების დამუშავება

როგორც ნანომეტრია განისაზღვრება, როგორც ნაწილაკები განზომილებებით 100nm ნაკლები, ეს ნიშნავს, რომ ამ ნივთიერებების წარმოება და დამუშავება საჭიროებს მაღალ ძალისხმევას.
ფორმირება და ნანონაწილაკების დამუშავება, აგლომერატები უნდა გატეხილიყო და შემაკავშირებელ ძალებს გადალახონ. ულტრაბგერითი cavitation არის ცნობილი ტექნოლოგია deagglomerate და დასაშლელად nanomaterials. ნანომეტრიებისა და ფორმების მრავალფეროვნება ფარმაცევტულ კვლევებში მრავალფეროვან ცვლილებებს ხსნის. ნახშირბადის ნანოუბნები (CNTs) აქვს დიდი შიდა მოცულობა, რომელიც საშუალებას აძლევს მეტი ნარკოტიკების მოლეკულები იყოს encapsulated და მათ აქვთ მკაფიო შინაგანი და გარე ზედაპირები ფუნქციონალიზაციისათვის. (Hilder et al 2008). ამგვარად, CNT- ებს საშუალება აქვთ განახორციელონ სხვადასხვა მოლეკულები, როგორიცაა აქტიური ნივთიერებები, დნმ, ცილები, პეპტიდები CNT- ები აღიარებულია როგორც კვინტესეზენტაციურ ნანომეტრებად და შეიძენენ ნანოტექნოლოგიისა და ნანოტექნოლოგიის ერთ-ერთ ყველაზე აქტიურ დარგის სტატუსს. MWCNT შედგება 2-30 კონცენტრული გრაფიტის ფენებისგან, რომელთა დიამეტრი 10-დან 50 ნმამდეა და 10 მეტრზე მეტია. მეორეს მხრივ, SWCNT გაცილებით თხელია, დიამეტრით 1.0 დან 1.4 ნმ. (Srinivasan 2008) ნანონაწილაკები, ისევე როგორც ნანოუბნები შეიძლება უჯრედებში შევიდნენ და მათი მიღება მთლიანად შეიძლება. კერძოდ funtionalized Carbon Nanotubes (F-CNTs) ცნობილია, რათა გაზარდოს solubility და საშუალებას ეფექტური სიმსივნის გათვლილი. ამრიგად, F-CNTs, SWNTs და MWNT- ები ხელს უშლიან ციტოტოქსიური (= ტოქსიკური საკნებში) და იმუნური სისტემის ფუნქციის შეცვლას. მაგალითად, ერთი კედლის ნახშირბადის ნანოუბნები (SWCNTs) მაღალი სიწმინდის შეიძლება მოხდეს sonochemical გზა: მაღალი სისუფთავის SWCNTs შეიძლება მიღებული თხევადი გადაწყვეტა მიერ sonicating silica ფხვნილი 20 წთ. ოთახის ტემპერატურისა და ატმოსფერული ზეწოლის დროს. (Srinivasan 2005)

ნახ. 1: SWCNT- ის სონოქიმიური წარმოება. სილიკა ფხვნილი ფეროშენ-ჟილეინის ნარევიანი ხსნარში 20 წთ-სთვის ოთახის ტემპერატურაზე და ატმოსფერული ზეწოლის ქვეშ. Sonication აწარმოებს მაღალი სისუფთავის SWCNTS ზედაპირზე სილიციუმის ფხვნილი. (ჯეოგი და 2004 წ.)

Functionalized Carbon Nanotubes (F-CNTs) შეიძლება ასევე იმოქმედოს როგორც ვაქცინის მიწოდების სისტემები. ძირითადი კონცეფცია არის ანტიგენის ნახშირბადის ნანოუბნებთან დაკავშირება მისი კონფიდენციის შენარჩუნებით, რითაც ანიჭებს ანტისხეულების რეაქციას სწორი სპეციფიკით.
კერამიკული ნანონაწილაკები, ანუ მიღებული სილიკა, ტიტანიის ან ალუმინის, გამორჩეული ფოროვანი ნაწილაკია, რაც მათ იდეალური ნარკოტიკების გადამყვანად ატარებს.

ნანონაწილაკის ულტრაბგერითი სინთეზი და წვიმა

ნანონაწილაკები შეიძლება გენერირებული იყოს ქვეითად სინთეზით ან ნალექებით. Sonochemistry არის ერთ-ერთი ყველაზე ადრეული მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ნანოზოს შემცველი ნაერთებისთვის. Suslick თავის თავდაპირველი მუშაობა, sonicated Fe (CO) 5 ან როგორც სუფთა თხევადი ან deaclin გადაწყვეტა და მიღებული 10-20nm ზომა ამორფული რკინის ნანონაწილაკები. ზოგადად, supersaturated ნარევი იწყება ფორმირების მყარი ნაწილაკების გარეთ მაღალი კონცენტრირებული მასალა. Ultrasonication აუმჯობესებს წინასწარ კურსორის შერევას და ზრდის მასის გადაცემას ნაწილაკების ზედაპირზე. ეს იწვევს მცირე ნაწილაკების ზომას და უმაღლესი ერთიანობას.

ნანონაწილაკის ულტრაბგერითი ფუნქციონალიზაცია

ნანონაწილაკების მიღება კონკრეტული მახასიათებლებით და ფუნქციით, ნაწილაკების ზედაპირზე უნდა შეიცვალოს. სხვადასხვა ნანოსისტემები, როგორიცაა პოლიმერული ნანონაწილაკები, ლიპოზომი, დენდრიმერები, ნახშირბადის ნანოუბნები, კვანტური წერტილები და ა.შ. შეიძლება წარმატებით ფუნქციონირდეს ფარმაცევტულ ეფექტურ გამოყენებაში.
თითოეული ნაწილაკის სრული ზედაპირის ფუნქციონირების მიზნით, საჭიროა კარგი დისპერსიული მეთოდი. როდესაც დაარბია, ნაწილაკები, როგორც წესი, გარშემორტყმულია ნაწილაკების ფენის მოლეკულებით, რომლებიც მოზიდულია ნაწილაკების ზედაპირზე. იმისათვის, რომ ახალი ფუნქციონალური ჯგუფები მიიღონ ნაწილაკების ზედაპირზე, ეს საზღვრის ფენა უნდა დაირღვეს ან წაიშალოს. თხევადი თვითმფრინავები, რომლებიც იწვევენ ულტრაბგერითი Cavitation- ს, შეუძლია მიაღწიოს სიჩქარას 1000 კმ / სთ. ეს სტრესი ხელს უწყობს მოზიდვის ძალების გადალახვასა და ფუნქციურ მოლეკულებს ნაწილაკების ზედაპირზე. ამ სოკოქიმიაში გამოყენებულია დისპერგირებული კატალიზატორების მუშაობის გაუმჯობესება.

პრაქტიკული მაგალითი:

PLC PEG- ს მიერ SWCNT- ის ულტრაბგერითი ფუნქციონალიზაცია: Zeineldin et al. (2009) აჩვენა, რომ დისპერსიული ერთი კედლის ნახშირბადის ნანოუბნები (SWNTs) მიერ ულტრაბგერითი მიერ phospholipid-polyethylene glycol (PL-PEG) ფრაგმენტები მას, რითაც ერევა მისი უნარი დაბლოკოს შეუსაბამო uptake უჯრედები. თუმცა, PL-PEG არასწორია მიზნად ისახავს მიზანმიმართული SWNT- ის სპეციფიკურ ფიჭურ კურსს კიბოს უჯრედების მიერ გამოხატული რეცეპტორების ორ განსხვავებულ კლასს. PL-PEG- ის არსებობისას ულტრაბგერითი მკურნალობა არის საერთო მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ნახშირბადის ნანოუბნების დასაშლელად ან ფუნქციონირებაზე და PEG- ს მთლიანობა მნიშვნელოვანია ლიგანდი-ფუნქციონალიზებული ნანოუბების სპეციფიკური უჯრედების გაზრდის მიზნით. მას შემდეგ, რაც ფრაგმენტაცია არის სავარაუდო შედეგი ultrasonication, ტექნიკა გამოიყენება გამოყენებული SWNTs, ეს შეიძლება იყოს შეშფოთება გარკვეული განაცხადების როგორიცაა ნარკოტიკების მიწოდება.

ნახაზი 2: PLC PEG- ის (Zeineldin et al. 2009) ერთად SWCNT- ის ულტრაბგერითი დისპერსია

ულტრაბგერითი ლიპოსაუმის ფორმირება

კიდევ ერთი წარმატებული გამოყენების ულტრაბგერითი არის მომზადება liposomes და nano- ლიპოზომი. Liposome დაფუძნებული ნარკოტიკების და გენი მიწოდების სისტემები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ მრავალფეროვანი მკურნალობის, არამედ კოსმეტიკური და კვების. Liposomes არის კარგი მატარებლები, რადგან წყალი ხსნადი აქტიური აგენტები შეიძლება განთავსდეს liposomes 'წყალხსნარში ცენტრი ან, თუ აგენტი არის fat ხსნადი, ლიპიდური ფენის. ლიპოზომი შეიძლება შეიქმნას ულტრაბგერითი საშუალებით. ლიპოზომის პრეპერაციის ძირითადი მასალაა ბიოლოგიური მემბრანის ლიპიდების გამომუშავება ან დაფუძნებული ამფილისური მოლეკულები. მცირე ზომის ვენახის ფორმირებისათვის (ჯიპი), ლიპიდური დისპერსიული ნაზად ნაზად – მაგალითად ხელის ულტრაბგერითი მოწყობილობა UP50H (50W, 30kHz), VialTweeter ან ულტრაბგერითი რეაქტორი UTR200 – ყინულის აბანოში. ხანგრძლივობა ასეთი ულტრაბგერითი მკურნალობის გრძელდება დაახლოებით. 5 - 15 წუთი. კიდევ ერთი მეთოდი წარმოების მცირე unilamellar vesicles არის sonication მრავალ lamellar vesicles liposomes.
დინუ-პივუუ და სხვები. (2010) იუწყება, რომ ტრანსომოსომების მოპოვება ოთახის ტემპერატურაზე MLV- ების დანიშვნით.
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სხვადასხვა ულტრაბგერითი მოწყობილობების, sonotrodes და აქსესუარები აკმაყოფილებს მოთხოვნებს ყველა სახის პროცესები.

აგენტები ულტრაბგერითი encapsulation შევიდა liposomes

Liposomes მუშაობს როგორც მატარებლები აქტიური აგენტები. ულტრაბგერითი ეფექტური საშუალებაა აქტიური ნივთიერებების შესაქმნელად ლიპოსომების მომზადებასა და ფორმირებაში. ინკოპულაციის დაწყებამდე ლიპოზომები ქმნიან კლასტერებს ფოსფოლიპიდური პოლარული ხელმძღვანელის (Míkova et al. 2008) ზედაპირზე პასუხისმგებელი ურთიერთქმედების გამო, გარდა ამისა, უნდა გაიხსნას. მაგალითად, Zhu et al. (2003) აღწერს ბიოტინის ფხვნილის ლიპოზომების encapsulation in ულტრაბგერითი. როგორც ბიოტინის ფხვნილი vesicle შეჩერების ხსნარში შედის, ხსნარი გადაჭარბებულია. 1 საათი. ამ მკურნალობის შემდეგ ბიოტინი ლიპოზომებში იყო ჩართული.

ლიპოზომიალური ემულსიები

დამატენიანებელი ან დაბერების საწინააღმდეგო კრემები, ლოსიონები, გელი და სხვა კოსმეციტური ფორმულირებები, ლიმფომემიან დისპერციებს ემატება ლიპიდების უფრო მაღალი მოცულობის სტაბილიზაციას. მაგრამ გამოძიებამ აჩვენა, რომ ლიპოზომების შესაძლებლობა ზოგადად შეზღუდულია. ემულგატორებით დამატებით, ეს ეფექტი ადრე გამოჩნდება და დამატებითი ემულსიფიკატორები იწვევენ ფოსფატიდილდოლინის ბარიერის თანმიმდევრულობას. ნანონაწილაკები – ფოსფატიდილდკოლინისა და ლიპიდების შემადგენლობით - ამ პრობლემის პასუხს წარმოადგენს. ეს ნანონაწილაკები ქმნიან ნავთობის წვეულს, რომელიც დაფარულია ფოსფოტადილიკოლინის მონოლიერალით. ნანონაწილაკის გამოყენება საშუალებას იძლევა იმ ფორმულირებები, რომლებიც უფრო ლიპიდებს აღიქვამენ და სტაბილური რჩებათ, ისე, რომ დამატებითი ემულსია არ არის საჭირო.
Ultrasonication არის დადასტურებული მეთოდი წარმოება nanoemulsions და nanodispersions. მაღალი ინტენსიური ულტრაბგერითი დენის წყაროა, რომელიც საჭიროა მეორე ფაზაში (უწყვეტი ფაზა) მცირედი წვეთებიდან თხევადი ფაზის დასაშლელად (გაფანტული ფაზა). დისპერსიული ზონაში, იფეთქება კვატაციის ბუშტები, იწვევს ინტენსიური შოკის ტალღებს მიმდებარე თხევადი და გამოიწვევს მაღალი თხევადი სიხშირის თხევადი გამანადგურებლების ფორმირებას. თანაბარზომიერების საწინააღმდეგო ფაზის ახლად ჩამოყალიბებული წვეთები სტაბილიზაციის მიზნით ემულსიურებს ემალიზატორებს (ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები, ზედაპირები) და სტაბილიზატორების ემატება. როგორც დეპრესიის შემცველი ხახუნის გავლენა მოახდენს საბოლოო წვეთი ზომის განაწილებას, ეფექტურად სტაბილური ემულსიები გამოიყენება საბოლოო წვეთი სიდიდის გადანაწილების დონეზე, რომელიც ტოლია დისტრიბუციისთანავე ულტრაბგერითი დისერტაციის ზონაში.

ლიპოზომური დარღვევა

ლიპოზომილური დისპერსიები, რომლებიც ეფუძნება არასასურველ ფოსფოტადიდილლორცინს, არ შეიცავს ჟანგვის საწინააღმდეგო სტაბილურობას. დისპერსიის სტაბილიზაცია შესაძლებელია მიღწეული ანტიოქსიდანტებით, როგორიცაა ვიტამინების C და E.
ორტან და სხვები. (2002) მიღწეული მათი კვლევის შესახებ ულტრაბგერითი მომზადება Anethum graveolens არსებითი ნავთობის liposomes კარგი შედეგები. მას შემდეგ, რაც sonication, განზომილება liposomes შორის 70-150 ნმ და MLV შორის 230-475 ნმ; ეს ფასეულობა დაახლოებით 2 თვეში იყო, მაგრამ 12 თვის შემდეგ, განსაკუთრებით სავარაუდოდ, სავარაუდოდ, დისპერსიულობაში (იხ. ჰისტოგრამები ქვემოთ). სტაბილურობის გაზომვა, რომელიც შეიცავს ნავთობის დაკარგვასა და ზომის განაწილებას, ასევე აჩვენა, რომ ლიპოზომური დისპერციამ შეინარჩუნა არასტაბილურ ნავთობის შემცველობა. ეს გულისხმობს, რომ ლიპოზომებში არსებითი ნავთობის მოპოვება გაზრდილია ნავთობის სტაბილურობაზე.

ნახ. 3: ორთაანი და სხვები (2009): 1 წლის შემდეგ MLV და ჯიბის დისპერსიების სტაბილურობა. Liposomal ფორმულირებები იყო შენახული 4 ± 1 º C.

დააწკაპუნეთ აქ დაწვრილებით შესახებ ულტრაბგერითი liposome მომზადება!

ულტრაბგერითი ეფექტები

ნანონაწილაკის ულტრაბგერითი წარმოების შემდეგ, ამ ნივთიერებების დამუშავება ფართო სპექტრს წარმოადგენს ულტრაბგერითი გამოსაყენებლად. აგლომერატები უნდა დაირღვეს, ნაწილაკები უნდა იქნეს მოთავსებული და / ან დაშლილი, ზედაპირები უნდა იყოს გააქტიურებული ან ფუნქციონალიზებული და ნანო-წვეთები უნდა იყოს ემულსიფიცირებული. ყველა ამ გადამამუშავებელი ნაბიჯი, ულტრაბგერითი არის დამტკიცებული არსებითი მეთოდი. მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ქმნის ინტენსიურ ეფექტებს. მაღალი ინტენსივობის დროს სითბოს დამონტაჟებისას, სითხე ტალღების გავრცელების შედეგად, თხევადი მედიის გავრცელებას გამოიწვევს მაღალი წნევის (შეკუმშვის) და დაბალი წნევის (არანჟირება) ციკლის ალტერნატივა, რაც დამოკიდებულია სიხშირის მიხედვით. დაბალი წნევის ციკლის დროს, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღები თხევადი ვაკუუმური ბუშტებით ან ვაიდით ქმნის. როდესაც ბუშტები მიიღებენ მოცულობას, რომლითაც მათ აღარ შეუძლიათ ენერგიის მიღება, ისინი ზეწოლას ახდენენ მაღალი წნევის ციკლის დროს. ეს ფენომენია cavitation.
Cavitation bubbles of implosion იწვევს 1000 მმ / წმ-მდე მიკრო-ტურბულენტებსა და მიკროზონებში. მსხვილი ნაწილაკები ექვემდებარება ზედაპირულ ეროზიას (მიმდებარე თხევადიდან კვაიტას დაშლას) ან ნაწილაკების ზოლის შემცირებას (შიგა ნაწილაკების შეჯახების გზით დაშლა ან ზედაპირზე ჩამოყალიბებული კვატაციის ბუშტების დაშლის გამო). ეს იწვევს დიფუზური, მასობრივი გადაცემის პროცესების მკვეთრ დაჩქარებას და კრისტალური ზომისა და სტრუქტურის ცვლილების გამო მყარი ფაზის რეაქციებს. (Suslick 1998)

ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობა

Hielscher არის ყველაზე მომწოდებელი მაღალი ხარისხის და მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიული და სამრეწველო გამოყენებისათვის. მოწყობილობები მერყეობს 50 ვატი მდე 16,000 ვატი საშუალებას იძლევა იპოვოთ უფლება ულტრაბგერითი პროცესორი ყველა მოცულობისა და ყველა პროცესისთვის. მათი მაღალი ხარისხის, საიმედოობის, სისუსტისა და მარტივი ოპერაციის შედეგად, ულტრაბგერითი მკურნალობა არის ნანომეტრიების მომზადებისა და დამუშავების აუცილებელი მეთოდი. აღჭურვილია CIP (სუფთა ადგილზე) და SIP (სტერილიზაცია-ადგილი), Hielscher- ის ულტრაბგერითი მოწყობილობა უზრუნველყოფს უსაფრთხო და ეფექტიან წარმოებას ფარმაცევტული სტანდარტების შესაბამისად. ყველა კონკრეტული ულტრაბგერითი პროცესი შეიძლება ადვილად ტესტირება ლაბორატორიაში ან bench-top მასშტაბით. ამ ტესტების შედეგები სრულიად რეპროდუცირებადია, ისე, რომ შემდეგი მასშტაბი არის ხაზოვანი და ადვილად შეიძლება გაკეთდეს პროცესის ოპტიმიზაციის შესახებ დამატებითი ძალისხმევით.