Formuléierung vun Niosome mat Ultraschall
Niosome si Vesikelen an Nanogréisst, déi als Dréier fir Medikamenter (z. B. Kriibsmedikamenter) an aner bioaktiv Substanze kënne benotzt ginn. D’Emulgéierung mat Ultraschall ass eng einfach a séier Method, fir kleng Niosome mat enger héijer Medikamentebelu edung ze formuléieren.
Niosomevesikelen als Nanodréier fir Wierkstoffer
En Niosom ass eng Vesikel op Basis vun netioneschen Tensiden, déi meeschtens aus engem netioneschen Tensid an duerch d’Abezéie vu Cholesterol als Hëllefsstoff gebilt gëtt. Niosome si méi stabil géintiwwer cheemeschem Ofbau oder Oxidatioun an hu méi laang Lagerzäiten am Verglach zu Liposomen. Wéinst den Tensiden, déi fir d’Hierstellung vun Niosome benotzt ginn, si si biologesch ofbaubar, biokompatibel an net immunogen. Niosome sinn osmotesch aktiv, cheemesch stabil a bidden eng méi laang Lagerzäit am Verglach zu Liposomen. Jee no Gréisst a Lamellaritéit sti verschidden Hierstellungsmethoden zur Verfügung, wéi d’Beschallung, d’Ëmgekéiert-Phasen-Verdampfung, d’Hydratatioun vun engem dënne Film oder de Prozess vun der Medikamentenopnam iwwer en transmembrane pH-Gradient. D’Hierstellung vun Niosome mat Ultraschall ass déi bevorzugten Technik, fir unilamellar Vesikelen ze produzéieren, déi kleng a gläichméisseg grouss sinn.
Formuléierung vun Niosome mat Ultraschall
Fir Niosomen ze formuléieren, muss eng Ueleg-a-Waasser-Emulsioun (o/w) aus enger organescher Léisung vun Tensid a Cholesterol an enger wässerlecher Léisung, déi déi bioaktiv Verbindung, also d’Medikament, enthält, hiergestallt ginn. D’Emulgéierung mat Ultraschall ass déi iwwerleeën Technik, fir Flëssegkeeten ze vermëschen, déi net matenee mëschbar sinn, wéi Ueleg a Waasser. Duerch d’Schéiere vun den Drëpse vu béide Phasen an hir Zerkleinerung op Nanogréisst gëtt eng Nanoemulsioun kritt. Uschléissend gëtt dat organescht Léisungsmëttel verdampt, wouduerch Niosomen entstinn, déi mat therapeutesche Wierkstoffer beluede sinn an an der wässerlecher Phas dispergéiert sinn. Am Verglach zum mechanesche Réieren zeechent sech d’Technik vun der Niosomeformuléierung mat Ultraschall doduerch aus, datt si an engem séiere Prozess Niosome mat enger méi klenger duerchschnëttlecher Gréisst an engem méi niddrege Polydispersitéitsindex formt. D’Benotzung vu méi klenge Vesikelen ass am Allgemenge virzezéien, well si éischter den Eliminatiounsmechanisme vum Kierper besser entgoe wéi méi grouss Partikelen a méi laang am Bluttkreeslaf bleiwen. (cf. Bragagni et al. 2014)
Liest méi iwwer d’Beschallung fir verbessert Niosomeformuléierungen!
- unilamellar, kleng, gläichméisseg grouss Vesikelen
- einfachen a séiere Prozess
- reproduzéierbar
- präzis kontrolléierbar
- sécher
- einfach skaléierbar
Protokoller fir d’Hierstellung vun Niosome mat Ultraschall
D’Formuléierung vun Niosomen duerch Beschallung gouf grëndlech erfuerscht, soudatt vill wëssenschaftlech validéiert Protokoller fir d’Produktioun vun Niosome mat Ultraschall disponibel sinn.
Hei drënner fannt Dir e kuerzen Iwwerbléck iwwer e puer Formuléierungsprotokoller, mat deenen Niosomen duerch Beschallung hiergestallt a beluede ginn.
Niosome mat Extrakter vu Withania somnifera belueden
Chinembiri et al. (2017) hunn e Réiextrakt vu Withania somnifera an Niosome formuléiert, déi fir eng topesch Uwendung bestëmmt waren. Déi bioaktiv Verbindunge goufen duerch d’Injektioun vu Léisungsmëttel akapselt. Dofir goufen déi organesch a wässerlech Phase kontinuéierlech mat engem Magnéitréierer geréiert, an d’Temperatur gouf bei 60°C ± 2°C gehalen, bis dat organescht Léisungsmëttel ausgedriwwe war. Déi entstane Formuléierung gouf ofgekillt a mat dem Hielscher UP200ST Ultraschallapparat op Äis beschallt. D’Niosomen haten eng duerchschnëttlech Gréisst vun ongeféier 165,9 ± 9,4 an hunn eng héich Akapselungseffizienz (EE%) fir Withanolid A gewisen.
Mat Doxorubicin belueden Niosomen
N-Palmitoylglucosamin-Niosomen (Glu), déi mat Doxorubicin, engem Kriibsmedikament, beluede waren, goufen hiergestallt, andeems eng Mëschung aus NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), Cholesterol (58 mg) a Solulan C24 (54 mg) an enger Doxorubicinléisung (1,5 mg/ml, 2 ml, a PBS preparéiert) bei 90°C fir 1 h gerëselt gouf, gefollegt vun enger Beschallung mat enger Ultraschallsond fir 10 min (75% vum Maximum).
Palmitoylglykolchitosan-Vesikelen (GCP) goufe wéi virdru beschriwwen (11) hiergestallt, andeems Glykolchitosan (10 mg) a Cholesterol (4 mg) an enger Doxorubicinléisung (1,5 mg/ml) mat enger Ultraschallsond beschallt goufen. (Dufes et al. 2004)
UP400St – 400W Ultraschallapparat fir d’Formuléierung vun Nanodréier wéi Niosomen
Alternativ Methode fir d’Hierstellung vun Niosomen
Alternativ Methode fir d’Formuléierung vun Niosomen, wéi d’Verdampfung vun der ëmgedréinter Phas oder d’Opnam vu Medikamenter iwwer e membraniwwerschreidende pH-Gradient, ëmfaassen d’Uwendung vun Ultraschallenergie. Béid Technike ginn haaptsächlech benotzt, fir multilamellar Vesikelen (MLVs) ze formuléieren. Hei drënner fannt Dir eng kuerz Beschreiwung vu béiden Techniken an dem jeeweilege Schrëtt vun der Ultraschallbehandlung.
Ultraschallbehandlung bei der Hierstellung vun Niosomen duerch Verdampfung vun der ëmgedréinter Phas
Bei der Method vun der Verdampfung vun der ëmgedréinter Phas (REV) ginn d’Komponente vun der Niosomeformuléierung an enger Mëschung aus Ether a Chloroform opgeléist an der wässerlecher Phas bäigefüügt, déi d’Medikament enthält. D’Emulgéierung mat Ultraschall gëtt benotzt, fir d’Mëschung an eng feindrëpseg Emulsioun ëmzewandelen. Duerno gëtt déi organesch Phas verdampt. D’Niosomen, déi beim Verdampfe vum organesche Léisungsmëttel entstinn, si grouss unilamellar Vesikelen.
Opnam vu Medikamenter iwwer e membraniwwerschreidende pH-Gradient
Fir d’Opnam vu Medikamenter iwwer e membraniwwerschreidende pH-Gradient (bannen sauer) (mat Fernbeluedung) ginn Tensid a Cholesterin a Chloroform opgeléist. D’Léisungsmëttel gëtt duerno ënner Vakuum verdampt, fir en dënne Film op der bannenzeger Mauer vum Rondbuedemkolben ze kréien. De Film gëtt mat 300 mM Zitrounesaier (pH 4,0) hydratiséiert, andeems d’Suspensioun mat engem Vortexmëscher verwierbelt gëtt. Déi multilamellar Vesikele ginn dräimol agefruer an opgedaut an duerno mat engem Ultraschallapparat mat Sond behandelt. Dëser Niosomesuspensioun gëtt eng wässerlech Léisung bäigefüügt, déi 10 mg/ml Medikament enthält, an d’Mëschung gëtt mat engem Vortexmëscher verwierbelt. De pH vun der Prouf gëtt duerno mat 1M Dinatriumphosphat op pH 7,0–7,2 erhéicht. Duerno gëtt d’Mëschung 10 Minutte laang op 60°C erhëtzt. Dës Technik ergëtt multilamellar Vesikelen. (vgl. Kazi et al. 2010)
Verklengerung vun Niosome mat Ultraschall
Niosome leien normalerweis am Gréissteberäich vun 10nm bis 1000nm. Jee no Hierstellungstechnik sinn Niosomen dacks relativ grouss an tendéieren dozou, Aggregater ze bilden. Spezifesch Niosomegréisste sinn awer e wichtege Faktor fir déi ugestrieften Aart vu Verabreechungssystem. Zum Beispill ass eng ganz kleng Niosomegréisst am Nanometerberäich am beschte fir déi systemesch Verabreechung vu Medikamenter gëeegent, bei där d’Medikament duerch Zellmembrane transportéiert muss ginn, fir déi cellulär Zilplaz z’erreechen, wärend méi grouss Niosome fir intramuskulär Verabreechungen, Verabreechungen a Kierperhuelraim oder ophthalmologesch Uwendunge recommandéiert ginn. D’Verklengerung vun Niosome mat Ultraschall ass en übleche Schrëtt bei der Hierstellung vun héichwierksamen Niosomen. Duerch Ultraschall erzeugte Schéierkräfte deagglomeréieren an dispergéieren d’Niosomen zu monodisperse Nano-Niosomen.
Protokoll – Verklengerung vu LipoNiosomes mat Ultraschall
Naderinezhad et al. (2017) hunn biokompatibel LipoNiosomes (eng Kombinatioun aus Niosom a Liposom) formuléiert, déi Tween 60: Cholesterin: DPPC (am Verhältnis 55 : 30 : 15 : 3) mat 3% DSPE-mPEG enthalen. Fir d’Gréisst vun den hiergestallte LipoNiosomes ze reduzéieren, hu si d’Suspensioun no der Hydratiséierung 45 min laang mat Ultraschall behandelt (15 Sekonnen un an 10 Sekonnen aus, Amplitud 70% bei 100 Watt), fir d’Aggregatioun vun de Partikele mam Ultraschallhomogenisator UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Däitschland) ze miniméieren. Fir d’pH-Gradientmethod goufen déi gedréchent Filmer aus CUR, Tensiden a Lipide mat 1300 mL Ammoniumsulfat (pH 1⁄4 4) bei 63 C fir 47 min hydratiséiert. Duerno goufen d’Nanopartikelen iwwer engem Äisbad mat Ultraschall behandelt, fir kleng Vesikelen ze produzéieren.
Ultraschallapparater fir d’Hierstellung vun Niosomen
Hielscher Ultrasonic huet laangjäreg Erfarung am Entworf, an der Fabrikatioun, am Verkaf an am Service vun Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure fir d’Pharma-, Liewensmëttel- a Kosmetikindustrie.
D’Hierstellung vu qualitativ héichwäertegen Niosomen, Liposomen, feste Lipidnanopartikelen, polymere Nanopartikelen, Cyclodextrinkomplexer an aneren nanostrukturéierte Medikamentendréier si Prozesser, bei deenen d’Ultraschallapparater vun Hielscher duerch hir héich Zouverlässegkeet, konstant Leeschtungsausgab a präzis Steierbarkeet iwwerzeegen. D’Ultraschallapparater vun Hielscher erlaben eng präzis Kontroll vun alle Prozessparameteren, wéi Amplitud, Temperatur, Drock an Ultraschallenergie. Déi intelligent Software protokolléiert automatesch all Beschallungsparameteren (Zäit, Datum, Amplitud, Nettoenergie, Gesamtenergie, Temperatur, Drock) op der agebauter SD-Kaart.
D’Robustheet vun den Ultraschallapparater vun Hielscher erlaabt e Betrib 24/7 ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld.
Déi follgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:
| Chargevolumen | Duerchflossquot | 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 héich | Verbond vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure vum Labomoossstaf bis zum Pilotmoossstaf an zum industrielle Moossstaf.
Literatur/Referenzen
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): Topical Delivery of Withania somnifera Crude Extracts in Niosomes and Solid Lipid Nanoparticles. Pharmacognosy Magazine 2017 Oct;13 (Suppl 3):S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): Effect of Surfactant Type, Cholesterol Content and Various Downsizing Methods on the Particle Size of Niosomes. Iranian Journal of Pharmaceutical Research 2018;17 (Suppl.2): 1-11.
- Ashraf Alemi, Javad Zavar Reza, Fateme Haghiralsadat, Hossein Zarei Jaliani, Mojtaba Haghi Karamallah, Seyed Ahmad Hosseini, Somayeh Haghi Karamallah (2018): Paclitaxel and curcumin coadministration in novel cationic PEGylated niosomal formulations exhibit enhanced synergistic antitumor efficacy. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): Co-delivery of hydrophilic and hydrophobic anticancer drugs using biocompatible pH-sensitive lipid-based nano-carriers for multidrug-resistant cancers. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Wëssenswäertes
Niosomen am Verglach mat Liposomen
Liposomen an Niosome si mikroskopesch Vesikelen, déi fir d’Medikamenteliwwerung mat bioaktive Verbindunge beluede kënne ginn. Niosome sinn de Liposomen änlech, mee si ënnerscheede sech an der Zesummesetzung vun hirer Duebelschicht. Wärend Liposomen eng Phospholipid-Duebelschicht hunn, besteet d’Duebelschicht vun den Niosomen aus netioneschen Tensiden, wat zu engem cheemeschen Ënnerscheed an de strukturellen Eenheete féiert. Dëse strukturellen Ënnerscheed gëtt den Niosomen eng méi héich cheemesch Stabilitéit, eng iwwerleeë Fäegkeet, an d’Haut anzedréngen, a manner Veronrengegungen.
Niosome ginn no hirer Gréisst an dräi Haaptgruppen agedeelt: Kleng unilamellar Vesikelen (SUV) hunn en duerchschnëttlechen Duerchmiesser vun 10–100 nm, grouss unilamellar Vesikelen (LUV) hunn eng duerchschnëttlech Gréisst vun 100–3000nm, a multilamellar Vesikelen (MLV) zeechne sech duerch méi wéi eng Duebelschicht aus.
“Niosome verhale sech in vivo wéi Liposomen, verlängeren d’Zirkulatioun vum ageschlossene Medikament a veränneren seng Verdeelung an den Organer a seng metabolesch Stabilitéit. Wéi bei Liposomen hänken d’Eegenschafte vun den Niosome vun der Zesummesetzung vun der Duebelschicht souwéi vun hirer Hierstellungsmethod of. Et gëtt bericht, datt d’Alagerung vu Cholesterin an d’Duebelschichte beim Formuléiere den Aschlossvolumen an domat d’Aschlosseffizienz reduzéiert.” (Kazi et al. 2010)
Niosome kënne mat verschiddenen Technike wéi Dënnfilmhydratatioun, Ultraschallbehandlung, Ëmkéierphaseneverdonstung, Afréieren an Opdauen, Mikrofluidiséierung oder Dehydratatioun a Rehydratatioun hiergestallt ginn. Duerch d’Wiel vun der passender Hierstellungsform, dem Tensid, dem Cholesteringehalt, den Zousazstoffer fir d’Uewerflächeluedung an der Suspensiounskonzentratioun kënnen d’Zesummesetzung, d’Lamellaritéit, d’Stabilitéit an d’Uewerflächeluedung vun den Niosome sou agestallt ginn, datt si spezifesch Ufuerderungen u Medikamentendréier erfëllen.
Fir héich biokompatibel Niosome mat enger ganz gerénger Zytotoxizitéit hierzestellen, sollten d’Tensiden, déi bei der Hierstellung vun Niosome benotzt ginn, biologesch ofbaubar, biokompatibel an netimmunogen sinn.