Nanoakapselten intranasalen Impfstoff géint S. Pneumoniae mat Ultraschall
Virdeel vu S. pneumoniae-Impfstoffer, déi an Nanopartikelen akapselt sinn
Mott et al. (2013) hunn d’Wierksamkeet vun der intranasaler Verabreichung vun engem Impfstoffkonstrukt aus Poly(mëllechsaier-co-glykolsaiers)-Nanopartikele mat enger Gréisst vun 234 ± 87,5nm beim Opbau vu Schutz géint eng experimentell Pneumokokkeninfektioun vun den Otemweeër bestëmmt. Nanopartikelen, déi duerch Hëtzt ofgedoute Streptococcus pneumoniae akapselen (NP-HKSP), sinn am Verglach mat eidelen NP nach 11 Deeg no der nasaler Verabreichung an de Longen zeréckbehale ginn. D’Immuniséierung mat NP-HKSP huet eng bedeitend Resistenz géint eng duerch S. pneumoniae verursaacht Infektioun am Verglach mat der Verabreichung vun HKSP eleng bewierkt. De verstäerkte Schutz huet mat enger bedeitender Erhéijung vun der antigenspezifescher, Th1-assoziéierter IFN-c-Zytokinreaktioun vun de Longelymphozyte korreléiert. Dës Etüd beleet d’Wierksamkeet vun der NP-baséierter Technologie als netinvasiv a geziilt Approche fir d’nasal-pulmonal Immuniséierung géint Longeninfektiounen.
Protokoll fir d’Hierstellung vun Nanopartikele mat Ultraschall
Ultraschalllys
1×106 Nanopartikelen, déi duerch Hëtzt ofgedout Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) akapselen, goufen duerch Ultraschallbehandlung an 200µl phosphatgepufferter Salzléisung (PBS) lyséiert, a 70 mg Poly(mëllechsaier-co-glykolsaiers) (PLGA) goufen an 1 ml Ethylacetat opgeléist. Dës zwou Léisunge goufe gemëscht a fir 1 min bei maximaler Vitess mat engem Vortexmëscher behandelt, fir eng primär Waasser-an-Ueleg-Emulsioun ze bilden.
Akapselung mat Ultraschall
Duebelemulsiounsmethod: Déi primär Emulsioun gouf duerno mat 3 ml vun enger 1 % Polyvinylalkohol-Léisung (PVA) gemëscht. Dës Léisung gouf mat engem Ultraschallprozessor vum Typ UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Däitschland) bei 40 % Amplitud fir 2 min am Dauerbetrib (100% Zyklus) an engem proppere Glasfläschchen, dat fir d’Wäermtofleedung an Äis agedaucht war, mat Ultraschall behandelt, fir PLGA-Nanopartikelen hierzestellen, déi HKSP akapselen. D’Léisung gouf mat autoklavéiertem Waasser (duerch en 0,22µ-Filter steriliséiert) weider op 20ml verdënnt a fir 1 h bei Raumtemperatur ënner liichtem Vakuum geréiert, fir den Ethylacetat ze verdampen. D’Léisung gouf duerno zentrifugéiert, fir d’NP ze sammelen, an dëse Prozess gouf zweemol widderholl, fir iwwerschëssege PVA ze entfernen. D’Nanopartikelpellet gouf a 500µl autoklavéiertem Waasser resuspendéiert a gefréiergedréchent. Déi fäerdeg Nanopartikele goufe bis zur weiderer Benotzung bei -20°C gelagert.
Partikelgréisst vu PLGA-Nanopartikelen, déi duerch Hëtzt ofgedout Streptococcus pneumoniae akapselen. Duerch d’Miessung vun der Partikelgréisst vun enger wässerlecher Nanopartikelsuspensioun mat dynamescher Liichtstreeung ginn déi duerchschnëttlech Gréisst an d’Gauss-Verdeelung vun de Partikelen an der Charge gewisen.
Quell: Mott et al.: D’intranasal Verabreichung vun engem Impfstoff op Basis vun Nanopartikele verstäerkt de Schutz géint S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ultraschallhomogenisator UIP2000hdT (2kW) mat kontinuéierlech geréiertem Chargereakter
Ultraschallprozessore fir pharmazeutesch Formuléierungen
Hielscher Ultrasonic huet laangjäreg Erfarung am Design, an der Hierstellung, am Vertrieb an am Service vun Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure fir d’pharmazeutesch Industrie an d’Liewensmëttelindustrie.
D’Hierstellung vu qualitativ héichwäertege Liposomen, feste Lipidnanopartikelen, polymere Nanopartikelen a Cyclodextrinkomplexe si Prozesser, bei deenen d’Ultraschallsystemer vun Hielscher mat héijer Zouverlässegkeet an enger iwwerleeëner Produktqualitéit agesat ginn. D’Ultraschallapparater vun Hielscher erméiglechen eng präzis Kontroll vun alle Prozessparameteren, wéi Amplitud, Temperatur, Drock an Ultraschallenergie. Déi intelligent Software protokolléiert automatesch all Ultraschallbehandlungsparameteren (Zäit, Datum, Amplitud, Nettoenergie, Gesamtenergie, Temperatur, Drock) op der agebauter SD-Kaart.
- Héichleeschtungsemulgéierung
- Exakt Kontroll vun der Partikelgréisst an der Beluedung
- Héich Beluedung mat Wierkstoffer
- Exakt Kontroll vun de Prozessparameteren
- Séiere Prozess
- Netthermesch, präzis Temperaturkontroll
- Linear Skaléierbarkeet
- Reproduzéierbarkeet
- Prozessstandardiséierung / GMP
- Autoklavéierbar Sonden a Reakteren
- CIP / SIP
Déi follgend Tabell gëtt Iech en Hiweis op déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:
| Chargevolumen | Duerchflossquantitéit | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | méi grouss | Verbond vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure vum Labormoossstaf bis zum Pilotmoossstaf an zum industrielle Moossstaf.
Literatur/Referenzen
- Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
- Zhiguo Zheng; Xingcai Zhang; Daniel Carbo; Cheryl Clark; Cherie-Ann Nathan; Yuri Lvov (2010): Sonication-assisted synthesis of polyelectrolyte-coated curcumin nanoparticles. Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 01 Jun 2010, 26(11):7679-7681.
Wëssenswäertes
Nanostrukturéiert Medikamentendréier
Medikamentendréier an Nanogréisst wéi Nanoemulsiounen, Liposomen, fest Lipidnanopartikelen, polymer Nanopartikelen an nanostrukturéiert Lipiddréier gi benotzt, fir Medikamenter mat verbesserte Funktionalitéiten ze formuléieren, wéi enger verbesserter Bioverfügbarkeet, enger erhéichter Biokompatibilitéit, enger geziilter Verabreichung, enger gënschteger Hallefwäertszäit am Blutt an enger ganz gerénger oder guer kenger Toxizitéit fir gesond Gewëss. D’Ultraschallbehandlung ass eng héicheffizient Technik, fir verschidde Forme vun Nanotherapeutika ze formuléieren. Liest méi iwwer Ultraschallapplikatiounen an der pharmazeutescher Produktioun!
Liposomen
E Liposom ass e kugelfërmegt Vesikel mat op d’mannst enger Lipidduebelschicht, déi de Kär aus hydrophobe Substanzen akapselt. Souwuel d’Gréisst wéi och den hydrophoben an hydrophile Charakter maache Liposomen zu leeschtungsfäege Medikamentenverabreichungssystemer, z. B. liposomaalt Vitamin C. D’Eegenschafte vu Liposome gi wesentlech vun der Lipidzesummesetzung, der Uewerflächeluedung, der Gréisst an der Hierstellungstechnik beaflosst. Klickt hei, fir méi iwwer d’Hierstellung vu Liposome mat Ultraschall ze gewuer ze ginn!
Nanoemulsiounen
Nanoemulsiounen oder Submikronemulsioune sinn Emulsioune mat enger Drëpsegréisst vun 20–200nm an enger enker Drëpsegréissteverdeelung. D’Drëpsen an Nanogréisst bidden e puer Virdeeler fir d’oral Verabreichung souwéi fir d’topesch / transdermal Verabreichung vu pharmazeuteschen a bioaktive Substanzen, z. B. CBD-Nanoemulsiounen. D’Drëpsen an Nanogréisst, déi lipophil Medikamenter effizient opléise kënnen, souwéi déi erhéicht Absorptiounsquot maachen Nanoemulsiounen zu enger heefeg benotzter Verabreichungsform fir eng héich Bioverfügbarkeet. Nanoemulgéiert Formuléierunge kënnen och fir eng verlängert Fräisetzung vu lipophilen oder hydrophile Medikamenter benotzt ginn.
Liest méi iwwer d’Hierstellung vun Nanoemulsioune mat Ultraschall!
Fest Lipidnanopartikelen
E feste Lipidnanopartikel (SLN) ass e kugelfërmegen Nanopartikel mat engem mëttleren Duerchmiesser tëscht 10 an 1000 Nanometer. Fest Lipidnanopartikelen hunn eng fest Lipidkärmatrix, an där lipophil Moleküllen (Wierkstoffer) solubiliséiert kënne ginn, soudatt den Nanopartikel als Medikamentendréier wierkt. De Lipidkär gëtt duerch en Emulgator oder en Tensid stabiliséiert. Mat Applikatioune fir d’parenteral an d’oral Verabreichung souwéi fir d’okulär, pulmonal an topesch Medikamentenverabreichung gi fest Lipidnanopartikele benotzt, fir d’Wierksamkeet vun der Behandlung ze verbesseren a systemesch Niewewierkungen ze reduzéieren.
Liest méi iwwer d’ultraschallënnerstëtzt Synthes vu feste Lipidnanopartikelen!
Nanostrukturéiert Lipiddréier
Genee wéi fest Lipidnanopartikelen (SLNs) sinn nanostrukturéiert Lipiddréier (NLCs) eng aner Form vu lipidbaséierten Nanopartikelen. Nanostrukturéiert Lipiddréier (NLC) si modifizéiert fest Lipidnanopartikelen, déi aus enger Mëschung vu festen a flëssege Lipide bestinn an eng verbessert Stabilitéit a Beluedungskapazitéit bidden.
Nanostrukturéiert Lipiddréier kënnen iwwer eng Ultraschallemulsiounsmethod hiergestallt ginn.
Kristaller an Nanogréisst
D’Kristalliséierung an d’Fällung mat Ultraschall sinn eng héichwierksam Method, fir Substanze mat enger gerénger Waasserléislechkeet an engem beschichte Kristall ze akapselen. Zheng et al. (2020) berichten iwwer d’Akapselung vu Curcumin mat Ultraschall, enger bioaktiver Verbindung mat ville gesondheetleche Virdeeler, awer enger gerénger Bioverfügbarkeet wéinst der gerénger Waasserléislechkeet. D’Fuerschungsequipe huet d’Bildung vun enger Nanoschuel aus Polyelektrolyten no der Schicht-fir-Schicht-Method (LbL) entwéckelt, fir d’Curcuminmoleküllen ze akapselen. Si soen: „[u]Am Géigesaz zu den allgemeng benotzten Emulsiounsmethode kënnen duerch eis ultraschallënnerstëtzt LbL-Akapselung Nanopartikele mat enger vill méi klenger Gréisst erreecht ginn. Fir Curcumin hu mir kristallin Nanopartikele mat enger duerchschnëttlecher Gréisst vun 80 nm an engem ξ-Potenzial vun +30 mV oder -50 mV kritt, wat d’Stabilitéit vun dësen Nanokolloiden iwwer Méint geséchert huet (an enger gesiedegter Medikamenteléisung gelagert). D’Bildung vu Schuele mat zwou Duebelschichte vu biokompatibele Polyelektrolyten huet eng lues Medikamentefräisetzung iwwer ongeféier 20 Stonnen erméiglecht.“
De Protokoll fir d’Keimbildung vu Curcumin: Curcuminpolver gouf an enger 60 % Ethanol- / Waasserléisung opgeléist. Nodeems de Curcumin komplett opgeléist war, goufe wässerlech Polykationen, Poly(allylaminhydrochlorid), PAH, oder biologesch ofbaubare Protominsulfat, (PS), dobäigesat. Duerno gouf d’Léisung mat engem UIP1000, engem leeschtungsstaarken 1kW-Ultraschallapparat vun Hielscher Ultrasonic, bei 100Watt pro mL Léisung mat Ultraschall behandelt. Wärend der Ultraschallbehandlung gouf lues Waasser an d’Léisung dobäigesat. Duerch dat dobäigesat Waasser gëtt d’Léisungsmëttel méi polar, wat d’Léislechkeet vu Curcumin reduzéiert. Wann d’Gläichgewiichtskonzentratioun d’Léislechkeetsgrenz iwwerschreit, gëtt eng Iwwersiedegung vu Curcumin erreecht, an d’Kristallkeimbildung fänkt un. Ënner Héichleeschtungsultraschall gëtt de Wuesstem vun de Medikamentepartikelen an den Ufanksstadie gestoppt.
Liest méi iwwer d’Fällung an d’Kristalliséierung vun Nanokristaller mat Ultraschall!