Hielscher ультрадыбыстық технологиясы

Фармацевтика үшін нанобөлшектерді ультрадыбыстық өңдеу

Ультрадыбыстық - бұл соңғы химия үшін табысты қолданылатын инновациялық технология Синтез, деаггломерация, дисперсия, эмульгируялық, бөлшектерді функционализациялау және активтендіру. Нанотехнологияларда, әсіресе, ультрафиолет - наноөлшемді материалдардың синтезі мен өңдеу мақсаттары үшін маңызды әдіс. Нанотехнология осы көрнекті ғылыми қызығушылыққа ие болғандықтан, наномөлшемді бөлшектер өте көп ғылыми және өндірістік салаларда қолданылады. Фармацевтикалық сала осы икемді және айнымалы материалдың жоғары әлеуетін де тапты. Нəтижесінде нанобөлшектер фармацевтика өнеркəсібінде əртүрлі функционалдық қосымшаларға қатысады, олар мыналарды қамтиды:

  • дәрі жеткізу (тасымалдаушы)
  • диагностикалық өнімдер
  • өнімнің қаптамасы
  • биомаркердің ашылуы

Фармацевтикадағы наноматериалдар

Әсіресе, нанобөлшектер арқылы дәрі-дәрмектерді жеткізу ауызша немесе инъекция алдында қолданылатын белсенді агенттерді жеткізудің дәлелденген әдісі болып табылады. (Бава, 2008) Нанотехнологиялық препараттар дозаланып, әлдеқайда тиімді болады, себебі жаңа әдістер медициналық емдеудің жаңа әдістерін ашады. Бұл жоғары ықтимал технология есірткі, жылу немесе басқа белсенді заттарды белгілі бір жасушаларға, яғни жұқтырған жасушаларға жеткізуге көмектеседі. Тікелей дәрі-дәрмекпен қамтамасыз ету арқылы сау жасушалар есірткіге әсер етпейді. Бір өріс, нано-тұжырымдалған дәрілердің өздерінің перспективалы нәтижелерін көрсетіп отырғаны - онкологиялық терапия. Рак-терапияда бұл дәрілік молекулалардың жоғары дозалары басқа мүшелерге жанама әсерлерін барынша азайту кезінде тікелей әсер ететін ісік жасушаларына тікелей жеткізілуі мүмкін наноөлшемді заттардың үлкен артықшылығы болып табылады. (Liu et al.2008) Бұл артықшылығы наноөлшемді бөлшектердің жасуша қабырғалары мен мембраналарынан өтуі және препараттың белсенді агенттерін мақсатты жасушаларда тікелей шығара алатындай нәтиже береді.

Наноматериалдарды өңдеу

Наноматериалдар өлшемі 100 нм-нен аз бөлшектер ретінде анықталғандықтан, бұл заттардың өндірісі мен өңделуі жоғары күш қажет етеді.
Наноқұрылымды қалыптастыру және өңдеу үшін агломераттар бұзылып, байланыс күштерін жеңу керек. ультрадыбыстық кавитация наноматериалдарды деаглометизациялау және тарату үшін танымал технология. Наноматериалдар мен формалардың алуан түрлілігі фармацевтикалық зерттеулер үшін айтарлықтай өзгерістерді ашады. көміртегі нанотрубки (CNTs) есірткі молекулаларының көп мөлшерде инкапсулирілуіне мүмкіндік беретін үлкен ішкі көлемі бар және функционализациялау үшін ішкі және сыртқы беттердің әртүрлі болуы мүмкін. (Hilder және т.б., 2008). Бұл арқылы CNTs белсенді агенттер, ДНҚ, протеиндер, пептидтер, т.б. сияқты түрлі молекулаларды алып жүруге қабілетті. КНТ киностудиялық наноматериалдар ретінде танылды және нанотехнология мен нанотехнологияның ең белсенді салаларының біріне ие болды. MWCNT диапазоны 10-нан 50 нм-ге дейін және ұзындығы 10 мкм-ден асатын 2-30 концентратикалық графитикалық қабаттардан тұрады. Екінші жағынан, SWCNT әлдеқайда жұқа, диаметрі 1,0-ден 1,4 нм аралығында. (Srinivasan 2008) Нанобөлшектер, сондай-ақ нанотрубкалар жасушаға ене алады және оларды толығымен қабылдай алады. Атап айтқанда, көміртекті нанотүтікшелер (f-CNTs) ерігіштігін күшейтеді және ісікке тиімді әсер етуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, f-CNTs, SWNTs және MWNTs цитотоксикалық (= жасушалар үшін токсикалық) болудан және иммундық жүйенің функциясын өзгертумен болдырмайды. Мысалға, Бір қабырғалы көміртекті нанотрубка (SWCNTs) жоғары тазалықты sonochemical тәсілі бойынша шығаруға болады: Жоғары тазалығы SWCNT-ді сұйық ерітіндіде 20 минут бойы кремнийлі ұнтақты уландыру арқылы алуға болады. Бөлме температурасында және қоршаған орта қысымында. (Srinivasan 2005)

Sonochemically дайындалған бір қабырғалы көміртегі нанотрубки (SWNTs / SWCNTs)

Сур.1: SWCNT-дың соңғы химиялық өндірісі. Ферросен-ксилол қоспасының ерітіндісіндегі кремний ұнтағы 20 минут бойы Ультрадыбыспен өңделген. Бөлме температурасында және сыртқы қысым кезінде. Ультрадыбыспен кремнезема ұнтағының бетіне жоғары тазалығы бар SWCNTS шығарады. (Jeong және т.б., 2004)

Функционалданған көміртекті нанотүтікшелер (f-CNTs) вакцинаны жеткізу жүйелері ретінде де жұмыс істей алады. Негізгі тұжырымдама антигенді көміртекті нанотрубка байланыстырып, оның конформациясын сақтауға мүмкіндік береді, осылайша антиденелерді дұрыс жауаптыландырады.
Керамикалық нанобөлшектер, яғни алынған кремний, титан немесе алюминий оксидтері оларды кеуекті бөлшектердің беткі қабатымен ерекшеленеді, бұл оларды мінсіз дәрілік тасымалдаушы етеді.

Ультрадыбыстық синтез және нанобөлшектердің жауын-шашын

Nanoparticles төменгі-up синтез немесе жауын-шашын арқылы жасалуы мүмкін. соңғы химия наногенді қосылыстар дайындау үшін қолданылатын ең ерте әдістердің бірі. Саусзиктің өзіндік жұмысында, Fe (CO) 5-ден сығынды сұйық немесе деаклин ерітіндісінде немесе 10-20 нм мөлшеріндегі аморфты темір нанобөлшектері алынған. Әдетте жоғары концентрацияланған материалдан қатты бөлшектерді қалыптастыру басталады. Ultrasonication алдын-ала курсорлардың араласуын жақсартады және бөлшектердің бетінде жаппай тасымалдауды көбейтеді. Бұл бөлшек өлшемдерінің аздығына және біркелкілігіне әкеледі.

Ультрадыбыстық гомогенизаторлар нано материалдарды тиімді диспергирлеуге, деаггломерациялауға және функционализациялауға мүмкіндік береді.

Сурет. 1: Hielscher зертханалық құрылғысы UP50H шағын көлемді Ультрадыбыспен, мысалы, MWNTs тарату.

Наноматериалдардың ультрадыбыстық функционализациясы

Наноматериалдардың ерекшеліктері мен функциялары бар бөлшектер алу үшін бөлшектердің беті өзгертілген болуы керек. Фармацевтикада тиімді пайдалану үшін полимерлі нанобөлшектер, липосомалар, дендримерлар, көміртекті нанотрубкалар, кванттық нүктелер және т.б. сияқты түрлі нано жүйелер жұмыс істей алады.
Әрбір жеке бөлшектердің толық бетін функционалдау үшін жақсы дисперсиялық әдіс қажет. Дисперсті болған кезде, бөлшектер әдетте бөлшектердің бетіне тартылған молекулалардың шекаралық қабатын қоршайды. Жаңа функционалдық топтардың бөлшектердің бетіне өтуі үшін бұл шекара қабатын бұзу немесе жою керек. Ультрадыбыстық кавитациядан туындаған сұйық ағындар 1000 км / сағ жылдамдыққа жетуі мүмкін. Бұл стресс тартатын күштерді жеңуге көмектеседі және бөлшектердің бетіне функционалды молекулаларды жеткізеді. Сонохимияда бұл әсер дисперсті катализаторлардың жұмысын жақсарту үшін қолданылады.

Практикалық мысал:

PL-PEG арқылы SWCNT-дың ультрадыбыстық функционализациясы: Зейнелдин және басқалар. (2009 ж.) Фосфолипид-полиэтиленгликолмен (PL-PEG) ультрадыбыстық көмегімен бір қабырғадағы көміртекті нанотрубкалардың (SWNT) дисперсиялануының бұл бөліктерді бөліп көрсетіп, жасушалардың арнайы емес қабылдауын болдырмауға қабілетіне кедергі келтіретіндігін көрсетті. Дегенмен, фракцияланбаған PL-PEG мақсатты SWNT-лерді жасушалық рак клеткалары білдіретін рецепторлардың екі түрлі сыныптарына нақты жасуша алуды қолдайды. PL-PEG қатысуымен ультрадыбыстық емдеу көміртекті нанотүтіктерді тарату немесе функционализациялау үшін пайдаланылатын және PEG-ның тұтастығы лиганд-функционалданған нанотүтіктердің нақты жасуша алуын ынталандыру үшін маңызды әдіс болып табылады. Фрагментация ультрадыбыстық қышқылдың салдары болып табылатындықтан, SWNT-ді тарату үшін әдетте қолданылатын әдіс, себебі бұл дәрі-дәрмектерді жеткізу сияқты кейбір қосымшалар үшін алаңдаушылық туғызуы мүмкін.

Ультрадыбыстық диспергирующие жабдықтар сияқты ультрадыбыстық диспергаторы UP400S болып табылады тарату үшін тамаша құралы және SWCNTs фармацевтикалық заттар дайындау үшін.

2-сурет: PL-PEG-мен SWCNT-дың ультрадыбыстық дисперсиясы (Zeineldin және т.б., 2009)

Ультрадыбыстық липосоманың пайда болуы

Ультрадыбысты тағы бір табысты қолдану - липосомалар мен нано-липосомаларды дайындау. Липосомаға негізделген есірткі және генді жеткізу жүйесі көптеген емдеуде маңызды рөл атқарады, сонымен қатар косметика және тамақтану. Липосомалар жақсы тасымалдаушылар болып табылады, себебі суда еритін белсенді агенттер липосомалардың су орталығына немесе липидті қабатта агент майда еритін болса, орналастырылуы мүмкін. Липосомалар ультрадыбысты қолдану арқылы құрылуы мүмкін. Липосомалық препараттарға арналған негізгі материал биофизикалық липидтерден алынған немесе негізделген амфилді молекулалар. Кішкентай унилаламелді көпіршіктерді (SUV) қалыптастыру үшін, липидтердің дисперсиясы жұмсақ түрде Ультрадыбыспен – мысалы, қолмен ультрадыбыстық құрылғымен UP50H (50 Вт, 30 кГц), VialTweeter немесе ультрадыбыстық реактор UTR200 – мұз моншасында. Мұндай ультрадыбысты емдеудің ұзақтығы шамамен алғанда. 5 - 15 минут. Кішкентай унилаламелді көпіршіктерді өндірудің тағы бір тәсілі - көп қабатты лейкоциттердің және липосомдардың Ультрадыбысымен.
Дину-Пирву және т.б. (2010 ж.) Бөлме температурасында MLVs ұлғаю арқылы трансферозомдардың алынуын хабарлайды.
Hielscher Ultrasonics процестердің барлық түрлерінің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін түрлі ультрадыбыстық құрылғылар, sonotrodes және аксессуарлар ұсынады.

Липосомаларға агенттерді ультрадыбыстық инкапсуляциялау

Липосомалар белсенді агенттер үшін тасымалдаушы ретінде жұмыс істейді. Ультрадыбыстық - бұл белсенді агенттердің қырылуына арналған липосомдарды дайындау және қалыптастырудың тиімді құралы. Инкапсуляциядан бұрын липосомалар фосфолипидтің полярлы бастарының бетіндегі зарядты зарядты өзара әрекеттесуіне байланысты кластерлерді қалыптастырады (Микков және т.б., 2008), сонымен қатар олар ашылуы керек. Мысал ретінде, Zhu және т.б. (2003) ультрадыбыспен липосомалардағы биотин ұнтағын инкапсуляциялауды сипаттайды. Биотинді ұнтақ весикул суспензия ерітіндісіне қосқаннан кейін, шешім ерітіндіге жуықтайды. 1 сағат. Осы емдеуден кейін биотин липосомаларға түседі.

Липосомалық эмульсиялар

Ылғалдағыш немесе қартаюға қарсы кремдер, лосьондар, гельдер және басқа косметикалық формулалардағы қоректік әсерін арттыру үшін липидтің жоғары мөлшерін тұрақтандыру үшін липосомалық дисперсияларға эмульгатор қосылады. Бірақ тергеулер липосомдардың мүмкіндіктері шектеулі екенін көрсетті. Эмульгаторларды қосу арқылы бұл әсер ерте пайда болады және қосымша эмульгаторлар фосфатидилхолиннің кедергі жақындығынан әлсіреді. Нанопорты – фосфатидилхолин мен липидтерден тұратын - бұл мәселеге жауап. Бұл нанобөлшектер фосфатидилхолиннің монослабымен жабылған мұнай тамшысы арқылы қалыптасады. Нанобөлшектерді қолдану қосымша липидтерді сіңіруге және тұрақты болып қалуға қабілетті формулярларға мүмкіндік береді, осылайша қосымша эмульгаторлар қажет емес.
Ultrasonication - наноэмульсиялар мен нанодисперсиялардың өндірісі үшін дәлелденген әдіс. Жоғары қарқынды ультрадыбыспен сұйық фазаны (дисперсті фазаны) екінші фазада (үздіксіз фазада) шағын тамшыларда тарату үшін қажетті қуатты қамтамасыз етеді. Дисперсиялы аймақта кавитацияның көпіршіктері айналадағы сұйықтықта қарқынды соққы толқындарын тудырады және жоғары сұйық жылдамдықтың сұйық ағындарын қалыптастыруға әкеледі. Эмульсияға эмульгаторлар (беткі белсенді заттар, беттік белсенді заттар) және тұрақтандырғыштар қосылысқа қарсы дисперстік фазаның жаңадан қалыптасқан тамшыларын тұрақтандыру үшін қосылады. Кесуден кейін тамшылардың бірігуі түпкілікті тамшылардың мөлшерін бөлуіне әсер етіп, эмульгаторларды тиімді тұрақтандыру ультрадыбыстық дисперстік аймақтағы тамшылардың бұзылуынан кейін бірден бөлуді тең деңгейде сақтау үшін пайдаланылады.

Липосомалық дисперсиялар

Липосомалық дисперсиялар, қанықпаған фосфатидилхлорға негізделген, тотығуға қарсы тұрақтылықтың жоқтығы. Дисперсияны тұрақтандыруға антиоксиданттармен, мысалы, С және Е витаминдер кешені арқылы қол жеткізуге болады.
Ортан және басқалар. (2002) липосомада жақсы нәтижелерге ие Anethum graveolens эфир майы ультрадыбыстық дайындау туралы өз зерттеулерінде қол жеткізді. Ультрадыбыспен кейін липосомалардың мөлшері 70-150 нм, ал MLV үшін 230-475 нм аралығында болды; бұл мәндер шамамен 2 айдан кейін де тұрақты болды, бірақ 12 айдан кейін, әсіресе, SUV дисперсиясынан кейін байқалды (төмендегі гистограммаларды қараңыз). Майлы майдың жоғалуы мен мөлшерінің бөлінуіне қатысты тұрақтылықты өлшеу, сондай-ақ, липосомалық дисперсиялар ұшпа майдың мазмұнын сақтағанын көрсетті. Бұл липосомдардағы эфир майының майдалауы мұнайдың тұрақтылығын жоғарылатады дегенді білдіреді.

Ультрадыбыстық дайындалған көп қабатты көпіршіктер (MLV) және жалғыз бір-ламельді көпіршіктер (SUV) майдың жоғалуына және бөлшектердің мөлшерінің таралуына қатысты жақсы тұрақтылықты көрсетеді.

Сурет 3: Ортан және басқалар. (2009 ж.): 1 жылдан кейін MLV және SUV дисперсияларының тұрақтылығы. Липосомалық формулалар 4 ± 1 ºC кезінде сақталды.

Ультрадыбыстық липосома дайындау туралы толығырақ білу үшін осында басыңыз!

Ультрадыбыстық әсерлері

Ультрадыбыстық нанобөлшектер өндірісінің жанында осы заттардың өңдеуі ultrasonication қолдану үшін кең өріс болып табылады. Агломераттардың сынуы керек, бөлшектердің шөгуі және / немесе шашырауы керек, беттердің белсендірілуі немесе функционализациясы болуы керек және нано-тамшылар эмульсияға ұшырауы керек. Осы барлық өңдеу қадамдары үшін УДЗ дәлелденген маңызды әдісі болып табылады. Жоғары қуатты ультрадыбыстық қарқынды әсерлерді тудырады. Жоғары қарқындылықтағы сұйықтықтарды уландыру кезінде сұйық ортада таралатын дыбыстық толқындар жоғары қысымды (қысу) және төмен қысымды (сиретудің) циклдарын айналдыруға әкеледі, жиілікке байланысты жылдамдықтар. Төмен қысымды цикл кезінде, жоғары қарқынды ультрадыбыстық толқындар сұйықтықта кішкене вакуумдық көпіршіктерді немесе босатулар жасайды. Көпіршіктер энергияны сіңіре алмайтын көлемге жетсе, олар жоғары қысымды цикл кезінде күшті түрде құлап кетеді. Бұл құбылыс деп аталады кавитация.
Кавитация көпіршіктері имплосы 1000 км / сағ дейін микро-турбуленттік және микро-ағындарға әкеледі. Үлкен бөлшектер бетінің эрозиясына ұшырайды (айналадағы сұйықтықта кавитацияның ыдырауы арқылы) немесе бөлшектердің мөлшерінің азаюы (бөлшектер арасындағы соқтығысу немесе жер бетінде қалыптасқан кавитациондық көпіршіктердің ыдырауы салдарынан). Бұл кристаллит мөлшері мен құрылымының өзгеруі салдарынан диффузияның, масс-трансформация процестерінің және қатты фазалық реакциялардың күрт жеделдетілуіне алып келеді. (Suslick 1998)

Ультрадыбыстық өңдеу жабдықтары

Hielscher зертханалық және өнеркәсіптік қолдану үшін жоғары сапалы және жоғары өнімді ультрадыбыстық процессорлармен жабдықталған. Ауқымдағы құрылғылар 50 ватт дейін 16,000 ватт әрбір көлем мен әрбір процесс үшін оң ультрадыбыстық процессорды табуға мүмкіндік береді. Жоғары өнімділігі, сенімділігі, беріктігі және қарапайымдылығы бойынша ультрадыбыстық өңдеу наноматериалдарды дайындау мен өңдеудің маңызды әдістемесі болып табылады. CIP (тазалық орнында) және SIP (зарарсыздандыру орны) жабдықталған Hielscher ның ультрадыбыстық құрылғылары фармацевтикалық стандарттарға сәйкес қауіпсіз және тиімді өндірісті қамтамасыз етеді. Барлық нақты ультрадыбыстық процестерді зертханалық немесе стендтік-жоғарғы шкалада оңай тексеруге болады. Осы сынақтардың нәтижелері толықтай жаңғыртылады, осылайша келесі кеңейтілім желілік болып табылады және процесті оңтайландыруға қосымша күш-жігерсіз оңай жасалуы мүмкін.

Соно-синтез пакет немесе үздіксіз процесс ретінде жүзеге асырылуы мүмкін.

Сурет. 2: ультрадыбыстық ағын ұяшық реакторы үздіксіз өңдеуге мүмкіндік береді.

Әдебиеттер / әдебиеттер

  • Бава, Радж (2008): Адамдардағы нанобөлшектерге негізделген терапевтика: шолу. Нанотехнология туралы заң & Бизнес, жаз 2008.
  • Дин-Пирву, Кристина; Хлевка, Кристина; Ортан, Алина; Призада, Разван (2010 ж.): Теріге қарамастан есірткі тасымалдаушысы ретінде серпімді весикулалар. В: Farmacia Vol.58, 2/2010. Бухарест.
  • Хилдер, Тамсин А .; Хилл, Джеймс М. (2008): Цисплатиннің антиоксидантты дәрмектерін нанотрубкаларға ендіру. ICONN 2008. http://ro.uow.edu.au/infopapers/704
  • Жонг, Со-Хван; Ко, Ю-Хе; Парк, Джинг-Бонг; Park, Wanjun (2004): Қоршаған ортаны қорғау жағдайында бір қабатты көміртегі нанотүтіктеріне арналған соңғы химиялық жол. В: Journal of American Chemical Society 126/2004; 15982-15983.
  • Ко, Веон Бае; Парк, Бюнг Еун; Ли, Ян Мин; Хван, Сун Хо (2009): Ионды емес беттік-активті полисорбат 80 және brij 97 қолдана отырып, фуллеренді [C60] -текті нанобөлшектерді синтездеу. Журнал: Ceramic Processing Research Vol. 10, 1/2009; 6-10 бет.
  • Лю, Чжуан; Чен, Кай; Дэвис, Коррин; Шерлок, Сара; Као, Кижен; Чен Сяоюань; Дай, Хонджи (2008): Инкустық қатерлі ісікті емдеуге арналған көміртекті нанотүтікшелермен дәрі-дәрмек жеткізу. Кімде: онкологиялық зерттеулер 68; 2008 жыл.
  • Микова, А .; Томанкова К .; Kolárová, H .; Байгар Р .; Колар, П .; Санка, П .; Пленнер, М .; Якубова, Р .; Бенес, Дж .; Kolácná, L .; Plánka, A .; Амлер, Э. (2008): Итрогендік артикулалардағы хирургиялық ақаулармен жануарларға имплантацияланған липосомалық дәрілік заттарды жеткізу жүйесін бақылау механизмі ретінде ультрадыбыстық шок-толқын. В: Acta Veterianaria Brunensis Vol. 77, 2008; 285-280 бет.
  • Нахар, М .; Дутта, Т .; Муругесан, С .; Астана, А .; Мишра Д .; Раккумар, В .; Tare, M .; Сараф, С .; Джейн, Н.К. (2006): Функционалдық полимерлі нанобөлшектер: биоактивтерді белсенді түрде жеткізудің тиімді және перспективалық құралы. В: Терапевтикалық дәрілік тасымалдағыш жүйелерінде сыни пікірлер, Vol. 23, 4/2006; 259-318 бет.
  • Ортан, Алина; Campeanu, Gh .; Дин-Пирву, Кристина; Попеску, Лидия (2009): Лептосомада Эфетум граэоленс эфир майы тәркіленді. В: Пуан биотехнологиялық хаттары Vol. 14, 3/2009; 4411-4417 б.
  • Шринивасан, С. (2008): Сарғыш терапиядағы көміртекті нанотрубкалар. В: Ағымдағы ғылым, №93, №3, 2008.
  • Srinivasan, C. (2005) Қоршаған орта жағдайында бір қабырғалы көміртекті нанотрубкалар синтездеуге арналған «дыбыс» әдісі. Қолданыстағы ғылым, т.88, №1, 2005. 12-13 бет.
  • Сушлик, Кеннет С. (1998): Кирк-Омер химиялық технология энциклопедиясы; 4-ші Ed. J. Wiley & Ұлдары: Нью-Йорк, т. 26, 1998 ж. 517-541.
  • Зейнелдин, Рема; Аль-Хайк, Марван; Хадсон, Лори Г. (2009): Арнайы рецепторларда полиэтилен гликольді тұтастығын рөлі, көміртекті ненотүтікшелерді ісік жасушаларына бағыттау. В: Nano Letters 9/2009; 751-757 бет.
  • Чжу, Хай Фэн; Ли, Джун Бэй (2003): Биотин функционалданған липосомаларды тану. Қытайда химиялық заттардың хаттары. 14, 8/2003; 832-835 бет.

Кері байланыс / қосымша ақпарат алу үшін сұраңыз

Егер қайта өңдеу талаптары туралы бізге әңгімелестік. Біз сіздің жобасы үшін ең қолайлы орнату және өңдеу параметрлері ұсынамыз.





Біздің ескеріңіз құпиялылық саясаты.