Nanostructured Lipid Drug Carrier의 초음파 제형

나노 구조 지질 전달체(NLC)는 지질 코어와 수용성 쉘을 특징으로 하는 나노 크기의 약물 전달 시스템의 고급 형태입니다. NLC는 안정성이 높고, 활성 생체 분자를 분해로부터 보호하며, 지속적인 약물 방출을 제공합니다. 초음파는 적재 된 나노 구조 지질 담체를 생산하는 신뢰할 수 있고 효율적이며 간단한 기술입니다.

Nanostructured Lipid Carrier의 초음파 준비

나노 구조 지질 담체(NLC)는 수성 매체에 고체 지질, 액체 지질 및 계면활성제를 함유하고 있어 용해도와 생체이용률 특성이 우수합니다. NLC는 높은 생체이용률과 지속적인 약물 방출을 특징으로 하는 안정적인 약물 전달체 시스템을 공식화하는 데 널리 사용됩니다. NLC는 경구에서 비경구 투여에 이르기까지 국소/경피, 안과(안구) 및 폐 투여를 포함한 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.
초음파 분산 및 유화는 활성 화합물이 적재된 나노 구조 지질 담체를 제조하는 신뢰할 수 있고 효율적인 기술입니다. 초음파 NLC 제제는 유기 용매, 다량의 계면 활성제 또는 첨가제 화합물이 필요하지 않다는 주요 장점이 있습니다. 초음파 NLC 제형은 용융 지질을 계면 활성제 용액에 첨가 한 다음 초음파 처리하기 때문에 비교적 간단한 방법입니다.

초음파로 로드된 나노구조 지질 담체를 위한 예시적인 프로토콜

초음파 처리를 통한 덱사메타손이 로드된 NLC
무독성 전위 안과 NLC 시스템을 초음파로 준비하여 좁은 크기 분포, 높은 덱사메타손 포획 효능 및 향상된 침투율을 얻었습니다. NLC 시스템은 다음을 사용하여 초음파로 준비되었습니다. Hielscher UP200S 초음파 발생기 및 Compritol 888 ATO, Miglyol 812N 및 Cremophor RH60을 구성 요소로 사용합니다.
고체 지질, 액체 지질 및 계면활성제를 85ºC에서 가열 자기 교반기를 사용하여 용융시켰다. 그런 다음, 덱사메타손을 용융된 지질 혼합물에 첨가하고 분산시켰다. 순수한 물을 85ºC에서 가열하고 2 상을 초음파 처리 (10 분 동안 70 % 진폭에서)했다. Hielscher UP200S 초음파 균질화기. NLC 시스템은 얼음 욕조에서 냉각되었습니다.
초음파로 제조된 NLC는 좁은 크기 분포, 높은 DXM 포착 효율 및 향상된 침투를 나타냅니다.
연구원들은 낮은 계면활성제 농도와 낮은 지질 농도(예: 계면활성제의 경우 2.5%, 총 지질의 경우 10%)의 사용을 권장하는데, 그 이유는 임계 안정성 매개변수(Z_아베, ZP, PDI) 및 약물 로딩 용량(EE%)이 적합하며 유화제 농도는 낮은 수준으로 유지될 수 있습니다.
(Kiss et al. 2019 참조)

초음파 처리를 통한 레티닐 팔미테이트 적재 NLC
레티노이드는 주름의 피부과 치료에 널리 사용되는 성분입니다. 레티놀과 레티닐 팔미테이트는 레티노이드 그룹에 속하는 두 가지 화합물로 표피의 두께를 유도하는 능력이 있으며 주름 개선제로 효과적입니다.
NLC 제형은 초음파 방법을 사용하여 제조되었습니다. 제형은 세틸 팔미테이트 7.2%, 올레산 4.8%, Tween 80 10%, 글리세린 10%, 레티닐 팔미테이트 2%를 함유했습니다. 레티닐 팔미테이트가 장착된 NLC를 생성하기 위해 다음 단계를 수행했습니다. 용융 지질의 혼합물은 계면활성제, 공계면활성제, 글리세린 및 탈이온수와 60-70°C에서 혼합됩니다. 이 혼합물을 9800rpm에서 고전단 믹서로 5분 동안 교반합니다. 프리 에멀젼이 형성 된 후,이 프리 에멀젼은 프로브 형 초음파 균질화기를 사용하여 2 분 동안 즉시 초음파 처리됩니다. 그런 다음 얻어진 NLC를 24시간 동안 실온에서 유지하였다. 에멀젼을 실온에서 24시간 동안 보관하고 나노입자 크기를 측정하였다. NLC 공식은 200-300nm 범위의 입자 크기를 보여주었습니다. 얻어진 NLC는 옅은 노란색 외관, 소구 크기는 258±15.85nm, 다분산 지수는 0.31±0.09입니다. 아래 TEM 이미지는 초음파로 준비된 레티닐 팔미테이트 로딩 NLC를 보여줍니다.
(Pamudji et al. 2015 참조)

초음파로 공식화된 레티닐 팔미테이트 NLC의 형태학: (A) 10000배의 배율, (B) 20000배의 배율, (C) 40000배의 배율
출처: Pamudji et al. 2016

Sonication을 통한 Zingiber zerumbet 로드 NLC
나노 구조 지질 담체는 고체 지질, 액체 지질 및 계면 활성제의 혼합물로 구성됩니다. 수용성이 좋지 않은 생체 활성 물질을 투여하고 생체 이용률을 크게 높일 수 있는 우수한 약물 전달 시스템입니다.
Zingiber zerumbet-loaded NLCs를 공식화하기 위해 다음 단계를 수행했습니다. 1% 고체 지질, 즉. 글리세릴 모노스테아레이트와 4% 액체 지질, 즉 버진 코코넛 오일을 혼합하고 50°C에서 녹여 균질하고 투명한 지질상을 얻었습니다. 이어서, 1% Zingiber zerumbet 오일을 지질상에 첨가하고, 온도를 글리세릴 모노스테아레이트의 용융 온도보다 10°C 높게 지속적으로 유지하였다. 수성상의 제조를 위해, 증류수, 트윈 80 및 대두 레시틴을 올바른 비율로 함께 혼합하였다. 수성 혼합물을 즉시 지질 혼합물에 첨가하여 프리-에멀젼 혼합물을 형성하였다. 그런 다음 사전 에멀젼을 1분 동안 11,000rpm에서 고전단 균질화기를 사용하여 균질화했습니다. 그 후, 프리 에멀젼을 프로브 타입의 초음파기를 사용하여 20 분 동안 50 % 진폭으로 초음파 처리 한 후, 최종적으로 NLC 분산액을 얼음물 수조에서 실온 (25±1 °C)으로 냉각시켜 냉수조에서 현탁액을 담금질하여 입자 응집을 방지했다. NLC는 4°C에서 보관했습니다.
Zingiber zerumbet-loaded NLC는 80.47±1.33의 나노미터 크기, 0.188±2.72의 안정적인 다분산 지수 및 -38.9±2.11의 제타 전위를 나타냅니다. 캡슐화 효율은 지질 담체가 Zingiber zerumbet 오일을 캡슐화하는 능력을 80% 이상 보여줍니다.
(Rosli et al. 2015 참조)

Sonication을 통한 발사라탄 탑재 NLC
발사라탄은 항고혈압 약물에 사용되는 안지오텐신 II 수용체 차단제입니다. 발사르탄은 수용성이 낮기 때문에 약 23%의 낮은 생체이용률을 가지고 있습니다. 초음파 용융 유화 방법을 사용하여 생체 이용률이 크게 향상된 발사라탄 부하 NLC를 준비할 수 있었습니다.
간단히 말해서, Val의 유성 용액을 지질 융점보다 높은 온도 10°C에서 일정량의 용융된 지질 물질과 혼합하였다. 수성 계면활성제 용액은 Tween 80 및 소듐 데옥시콜레이트의 특정 중량을 용해시켜 제조하였다. 계면활성제 용액을 동일한 온도로 더 가열하고 유성 지질 약물 용액과 3분 동안 프로브 초음파 처리하여 혼합하여 에멀젼을 형성하였다. 그 후, 형성된 에멀젼을 냉각수에 10분 동안 자기 교반에 의해 분산시켰다. 형성된 NLC는 원심분리에 의해 분리되었습니다. 상층액에서 샘플을 채취하여 검증된 HPLC 방법을 사용하여 Val 농도를 분석했습니다.
초음파 용융 유화 방법은 최소한의 스트레스 조건으로 단순하고 독성 유기 용매가 없는 등 여러 가지 장점이 있습니다. 최대 포획 효율은 75.04%였습니다.
(Albekery et al. 2017 참조)

파클리탁셀(paclitaxel), 클로트리마졸(clotrimazol), 돔페리돈(domperidone), 푸에라린(puerarin) 및 멜록시캠(meloxicam)과 같은 다른 활성 화합물도 초음파 기술을 사용하여 고체 지질 나노입자 및 나노 구조 지질 담체에 성공적으로 통합되었습니다. (참조: Bahari and Hamishehkar 2016)

초음파 냉간 균질화

저온 균질화 기술을 사용하여 나노 구조의 지질 담체를 제조할 때 약리학적 활성 분자, 즉 약물을 지질 용융물에 용해시킨 다음 액체 질소 또는 드라이 아이스를 사용하여 빠르게 냉각합니다. 냉각하는 동안 지질은 응고됩니다. 고체 지질 덩어리는 그런 다음 분쇄 된 나노 입자 크기입니다. 지질 나노 입자는 차가운 계면 활성제 용액에 분산되어 차가운 사전 현탁액을 생성합니다. 마지막으로, 이 현탁액은 종종 실온에서 초음파 플로우 셀 반응기를 사용하여 초음파 처리됩니다.
물질은 첫 번째 단계에서 한 번만 가열되기 때문에 초음파 냉간 균질화는 주로 열에 민감한 약물을 공식화하는 데 사용됩니다. 많은 생체 활성 분자 및 제약 화합물이 열 분해되기 쉽기 때문에 초음파 냉간 균질화는 널리 사용되는 응용 분야입니다. 저온 균질화 기술의 또 다른 장점은 수성상을 피한다는 것인데, 이를 통해 친수성 분자를 캡슐화할 수 있으며, 그렇지 않으면 고온 균질화 중에 액체 지질상에서 수상으로 분리될 수 있습니다.

초음파 고온 균질화

초음파 처리가 고온 균질화 기술로 사용되는 경우, 용융 지질과 활성 화합물 (즉, 약리 학적 활성 성분)은 강렬한 교반하에 고온 계면 활성제에 분산되어 사전 에멀젼을 얻습니다. 고온 균질화 공정의 경우 두 용액, 지질/약물 현탁액 및 계면활성제를 동일한 온도(고체 지질의 융점보다 약 5–10°C 높음)로 가열하는 것이 중요합니다. 두 번째 단계에서, 프리 에멀젼은 온도를 유지하면서 고성능 초음파 처리로 처리됩니다.

nanostructured lipid carriers를 위한 고성능 초음파기

Hielscher 초음파의 강력한 초음파 시스템은 전 세계적으로 제약 R에서 사용됩니다.&D 및 고체 지질 나노 입자 (SLN), 나노 구조 지질 담체 (NLC), 나노 에멀젼 및 나노 캡슐과 같은 고품질 나노 약물 전달체를 생산하기 위한 생산. 고객의 요구를 충족시키기 위해 Hielscher는 컴팩트하지만 강력한 휴대용 실험실 균질기 및 벤치 탑 초음파기에서 대량 제약 제형 생산을위한 완전 산업용 초음파 시스템에 초음파를 공급합니다. 나노 구조 지질 담체(NLC) 생산을 위한 최적의 설정을 보장하기 위해 광범위한 초음파 소노트로드 및 반응기를 사용할 수 있습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다.
고객이 GMP (Good Manufacturing Practices)를 이행하고 표준화 된 프로세스를 수립 할 수 있도록 모든 디지털 초음파기에는 초음파 처리 매개 변수의 정확한 설정, 지속적인 프로세스 제어 및 내장 SD 카드에 모든 중요한 프로세스 매개 변수의 자동 기록을위한 지능형 소프트웨어가 장착되어 있습니다. 높은 제품 품질은 공정 제어와 지속적으로 높은 가공 표준에 달려 있습니다. Hielscher 초음파기는 프로세스를 모니터링하고 표준화하는 데 도움이됩니다!

Hielscher Ultrasonics’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.