Nanostrukturéierung vun Antibiotike mat Ultraschall

D’Produktioun vun Antibiotike mat Ultraschallënnerstëtzung kann hir Wierksamkeet erhéijen, souguer géint medikamenteresistent Bakterien: Déi zouhuelend Zuel vun antibiotikaresistente Bakteriestämm ass e bis elo ongeléiste Problem, duerch deen bakteriell Infektiounen, déi an de leschte Joerzéngten erfollegräich mat Antibiotike behandelt goufen, nees zu enger weltwäiter Gesondheetsbedroung ginn. D’Nanostrukturéierung vun Antibiotike mat Ultraschall ass eng villverspriechend Technik, fir d’Wierksamkeet vun Antibiotike wéi Tetracyclin géint medikamenteresistent Bakterien ze erhéijen.

Antibiotiken an antibiotikaresistent Bakterien

Antibiotikaresistenz entsteet, wa Keime wéi Bakterien a Pilzer d’Fäegkeet entwéckelen, de Medikamenter ze widderstoen, déi si sollen ëmbréngen. Dat bedeit, datt d’Keimen net ëmbruecht ginn a weider wuessen. Infektiounen, déi duerch antibiotikaresistent Keime verursaacht ginn, si schwéier an heiansdo onméiglech ze behandelen.
D’Antibiotikaresistenz vu Bakterie gëtt op den iwwerméissegen an de falsche Gebrauch vun Antibiotiken zeréckgefouert. Domat sinn haaptsächlech onpassend Verschreiwungen an den ëmfangräichen Asaz an der Landwirtschaft gemengt
Bei heefege gebrauchten Antibiotike wéi penicilin, Tetracyclin, Methicillin, Erythromycin, Gentamicin, Vancomycin, imipemen, Ceftazidim, Levofloxacin, Linezolid, Daptomycin a ceftraroline hu bestëmmt Bakteriestämm mutéiert an eng Antibiotikaresistenz entwéckelt.
D’Haaptursaach fir d’Entwécklung vun antibiotikaresistente Bakterie läit am iwwerméissegen a falsche Gebrauch vun Antibiotiken. All Kéier, wann e Patient Antibiotike kritt, ginn empfindlech Bakterien ëmbruecht. Wa sech awer resistent Bakterien dorënner befannen, déi duerch d’medikamentéis Behandlung net eliminéiert ginn, wuesse si a vermeere sech. Sou féiert de widderhuelten an onpassende Gebrauch vun Antibiotiken zu enger Zounam vu medikamenteresistente Bakterien.
Multiresistent (MDR) Bakterie sinn eng eescht Gesondheetsbedroung, well si net op déi üblech Antibiotikabehandlung uspriechen, déi d’Keime soll ëmbréngen.
Ënnert de grampositive Krankheetserreeger stellt eng global Pandemie vu resistente S. aureus (z. B. methicillinresistente Staphylococcus aureus; MRSA) an Enterococcus-Aarten aktuell déi gréisst Bedroung duer. Gramnegativ Krankheetserreeger wéi Enterobacteriaceae (z. B. Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa an Acinetobacter gi géint bal all verfügbar Antibiotike resistent.

Antibiotiken, déi mat Ultraschall op Nanogréisst reduzéiert ginn

Et ass bekannt, datt Pharmazeutika an Nanogréisst Medikamentemoleküllen a Mikrometergréisst dacks iwwerleeë sinn, well si méi héich Absorptiounsraten, eng méi héich Bioverfügbarkeet an eng iwwerleeë Wierksamkeet hunn. Antibiotike gi breet agesat, fir bakteriell Infektiounen ze behandelen. Déi séier Entwécklung vun ëmmer méi medikamenteresistente Bakteriestämm mécht et awer néideg, nei Antibiotiken ze entwéckelen oder bestoend Antibiotiken ze modifizéieren. D’Reduktioun vun der Partikelgréisst vun Antibiotike wéi Tetracyclin duerch Beschallung ass eng einfach, séier a villverspriechend Strategie, fir d’Wierksamkeet vun Antibiotike géint net resistent a resistent Bakteriestämm ze verbesseren.
Liest méi iwwer Nanosuspensioune vu pharmazeutesche Wierkstoffer (APIen), déi mat Ultraschall hiergestallt ginn!

Tetracyclin, dee mat Ultraschall nanostrukturéiert gëtt

Kassirov et al. (2018) hunn Tetracyclin mat Ultraschall behandelt, fir d’Wierksamkeet vum Medikament géint Krankheetserreeger ze verbesseren. An hirer Etüd hu si Escherichia coli Nova Blue TcR, e Stamm mat Antibiotikaresistenz, an E. coli 292–116 (ouni Medikamenteresistenz) benotzt. Tetracyclin, e verbreet gebrauchte Breetbandantibiotikum, gouf modifizéiert mam industriellen Ultraschallapparat UIP1000hdT (Hielscher, Däitschland; kuckt d’Bild lénks). D’Fuerschungsekipp huet festgestallt, datt d’sonochemesch Behandlung mam UIP1000hdT d’Wierksamkeet vun den antibakteriellen Eegenschafte géint de resistente Stamm ëm bis zu 25% a géint den empfindleche Stamm ëm bis zu 100% erhéicht. Och eng laangfristeg Lagerung vum nanostrukturéierten Tetracyclin bei +4ºC reduzéiert d’antimikrobiell Eegenschaften net.
D’Parameter vun der Ultraschallveraarbechtung, wéi d’Amplitud, den Energieantrag an d’Beschallungszäit, goufen als kritesch Facteure bestëmmt, déi d’Verännerung vun den antimikrobiellen Eegenschafte géint souwuel empfindlech wéi och resistent Zelle beaflossen.
D’Ultraschallbehandlung féiert zu enger méi gläichméisseger Partikelgréissteverdeelung vun de Medikamentpartikelen an Nanogréisst, wat zu enger méi héijer Bioverfügbarkeet, Bioaccessibilitéit an domat Wierksamkeet vun den Tetracyclinmolekülle féiere kéint.
Déi gewonnen Donnéeë weisen, datt d’sonochemesch Modifikatioun vun Antibioticken en neien, villverspriechenden a käschtegënschtegen Usaz fir d’Entwécklung vun neie Medikamenter ka sinn, déi fir eng Antibiotikatherapie géint medikamentresistent Stämm wierksam sinn.

Beschallung vun Tetracyclin mam UIP1000hdT.
A – FTIR-Spektre vu „fräiem“ Tetracyclin; B – FTIR-Spektre vun SN-Tetracyclin no 5 min Beschallung; C – Histogramm vun der Gréissteverdeelung vu „fräiem“ Tetracyclin; D – Histogramm vun der Gréissteverdeelung vun SN-Tetracyclin no 5 min Beschallung.
Etüd an Ofbildung vu Kassirov et al. 2018.

Virdeeler vun duerch Ultraschall nanostrukturéierte Medikamenter

D’Ultraschallbehandlung bitt enorm Méiglechkeete fir d’Synthes vun engem breede Spektrum vun nanostrukturéierte Materialien a gëtt a ville Branchen agesat. D’Produktioun vu Pharmazeutika an Nanogréisst, wéi Antibioticken, antiviral Medikamenter an aner Medikamenter, mat Ultraschall ass héich villverspriechend, well dës Medikamenter an Nanogréisst dacks eng däitlech méi héich Absorptiounsquot, Bioverfügbarkeet a Wierksamkeet weisen. Dofir gëtt bei ville verbesserte Medikamentformuléierungen Ultraschall agesat, fir Medikamentmoleküllen ze nanostrukturéieren a Medikamenter an Nanoemulsiounen, Nanoliposomen, Niosomen, fest Lipidnanopartikelen (SLNs), nanostrukturéiert Lipidträger (NLCs) an aner Aschlosskomplexer an Nanogréisst anz­ekapselen.

D’Ultraschallbehandlung vun Nanomaterialie mat antibakteriellen Eegenschafte gëtt och agesat, fir nanostrukturéiert Materialien (z. B. Nanosëlwer, Nano-ZnO) ze synthetiséieren an op Textilien opzebréngen, fir antibakteriell medezinesch Textilien an aner funktionell Stoffer hierzestellen. Zum Beispill gëtt en Ultraschallprozess an engem eenzege Schrëtt agesat, fir haltbar Beschichtunge vu Kottengstoffer mat antibakteriellen ZnO-Nanopartikelen hierzestellen.

Wéi funktionéiert d’Ultraschallsynthes vun nanostrukturéierte Materialien?

D’Ultraschallbehandlung an d’Sonochemie, also d’Applikatioun vun Héichleeschtungsultraschall op cheemesch Systemer, gi breet agesat, fir héichwäerteg Materialien am Nanomoossstaf ze produzéieren (z. B. Nanopartikelen, Nanoemulsiounen). D’Ultraschallbehandlung an d’Sonochemie erméiglechen oder vereinfachen d’Produktioun vu leeschtungsstaarke Materialien am Nanomoossstaf. De Virdeel vun der Ultraschallsynthes vun Nanopartikele läit an hirer Einfachheet a Wierksamkeet. Wärend alternativ Produktiounsmethode fir nanostrukturéiert Materialien héich Temperaturen am gesamte Material, héich Drécker an / oder laang Reaktiounszäiten erfuerderen, erméiglecht d’Ultraschallsynthes dacks eng einfach, séier an effizient Produktioun vun Nanomaterialien. Souwuel sonocheemesch wéi och sonomechanesch Effekter, déi duerch héichintensiven Ultraschall entstinn, si fir d’Synthes oder d’Funktionaliséierung/Modifikatioun vu Partikelen am Nanomoossstaf verantwortlech. D’Akoppele vun Héichleeschtungsultraschallwellen a Flëssegkeete féiert zu akustescher Kavitatioun: der Bildung, dem Wuesstem an dem implosive Kollaps vu Blosen. Dës Virgäng kënnen a primär Sonochemie (Gasphasecheemie, déi bannent zesummefalende Blosen ofleeft), sekundär Sonochemie (Léisungsphasecheemie, déi baussent de Blosen ofleeft) a sonomechanesch / physikalesch Modifikatiounen (verursaacht duerch Héichvitessflëssegkeetsstralen, Stousswellen an/oder Kollisiounen tëscht Partikelen a Suspensiounen) agedeelt ginn. (vgl. Hinman a Suslick, 2017) D’Auswierkung vun der Kavitatioun op Partikele féiert zu enger Gréisstreduktioun, enger Nanostrukturéierung (Nanodispersioun, Nanoemulgéierung) souwéi zu enger Funktionaliséierung a Modifikatioun vun de Partikelen.
Liest méi iwwer d’Muelen an d’Dispergéiere vu Partikele mat Ultraschall!

Ultraschallsonde fir d’Synthes vun nanostrukturéierte Pharmazeutika

Hielscher Ultrasonic huet laangjäreg Erfarung am Entworf, an der Fabrikatioun, am Vertrieb an am Service vu leeschtungsstaarken Ultraschallhomogenisateure fir d’Pharma- an d’Liewensmëttelindustrie.
D’Hierstellung vun héichwäertege Medikamentepartikelen am Nanomoossstaf, Liposomen, feste Lipidnanopartikelen, polymere Nanopartikelen, Cyclodextrinkomplexen an Impfstoffer si Prozesser, bei deenen d’Ultraschallsystemer vun Hielscher breet agesat ginn a wéinst hirer héijer Zouverlässegkeet an der iwwerleeëner Qualitéit vun hire Resultater geschat ginn. D’Ultraschallapparater vun Hielscher erlaben eng präzis Kontroll iwwer all Prozessparameter, wéi Amplitud, Temperatur, Drock an Ultraschallenergie. Déi intelligent Software protokolléiert automatesch all Ultraschallbehandlungsparameter (Zäit, Datum, Amplitud, Nettoenergie, Gesamtenergie, Temperatur, Drock) op der agebauter SD-Kaart. Dëst vereinfacht d’Prozess- an d’Qualitéitskontroll däitlech an hëlleft, déi gutt Fabrikatiounspraxis (GMP) anzehalen.

Ultraschallmëscher fir all Produktiounskapazitéit

D’Produktpalette vun Hielscher Ultrasonics deckt de ganze Spektrum vun Ultraschallprozessoren of, vu kompakten Ultraschallapparater fir de Labo iwwer Dësch- a Pilotsystemer bis zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren, déi Camionsluedunge pro Stonn verschaffe kënnen. Déi komplett Produktpalette erméiglecht eis, Iech deen Ultraschall-Schéiermëscher unzebidden, deen am beschte fir Är Prozesskapazitéit an Är Ziler gëeegent ass. Doduerch kënnt Dir Är Applikatioun am klenge Labomoossstaf entwéckelen an testen an se duerno linear op d’Produktiounskapazitéit skaléieren. D’Skaléierung vun engem méi klengen Ultraschallmëscher op méi héich Veraarbechtungskapazitéiten ass ganz einfach, well den Ultraschallmëschprozess op Basis vun Ären etabléierte Prozessparameter vollstänneg linear skaléiert ka ginn. D’Vergréisserung vun der Kapazitéit kann entweder duerch d’Installatioun vun enger méi leeschtungsstaarker Ultraschallmëschunitéit oder duerch d’Zesummeschalte vu verschiddenen Ultraschallapparater am Parallelbetrib erreecht ginn.
Ultraschallréierwierker ginn och fir d’steril Homogeniséierung vu Flësseg-Flësseg- a Fest-Flësseg-Suspensiounen agesat.

Héich Amplitudë fir Partikele mat héijer Effizienz ze nanostrukturéieren

Déi industriell Ultraschallprozessoren vun Hielscher Ultrasonics kënne ganz héich Amplituden erreechen. Amplitude vu bis zu 200µm kënne problemlos kontinuéierlech am 24/7-Betrib agesat ginn. Fir nach méi héich Amplitudë si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. Ultraschallsonotroden (Haren, Sonden) a Reaktere kënnen am Autoklav steriliséiert ginn. D’Robustheet vun den Ultraschallapparater vun Hielscher erméiglecht e 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld.

Einfach, risikofräi Tester

Ultraschallprozesser kënne komplett linear skaléiert ginn. Dat bedeit, datt all Resultat, dat Dir mat engem Laboratoire- oder Dëschultraschallapparat erreecht hutt, mat exakt de selwechte Prozessparameteren op exakt dat selwecht Produktiounsresultat skaléiert ka ginn. Dat mécht d’Ultraschallbehandlung ideal fir d’Produktentwécklung an déi uschléissend Ëmsetzung an der kommerzieller Produktioun.

Héchst Qualitéit – An Däitschland entwéckelt a fabrizéiert

Als Betrib am Familljebesëtz an ënner Familljele fërung gëtt Hielscher den héchste Qualitéitsstandarde fir seng Ultraschallprozessoren Prioritéit. All Ultraschallapparater ginn an eisem Haaptsëtz zu Teltow bei Berlin an Däitschland entwéckelt, fabrizéiert a grëndlech getest. D’Robustheet an d’Zouverlässegkeet vun den Ultraschallapparater vun Hielscher maachen si zu zouverlässegen Aarbechtsapparater an Ärer Produktioun. De 24/7-Betrib ënner voller Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld ass eng selbstverständlech Eegenschaft vun den héichleeschtungsfäegen Ultraschallapparater vun Hielscher.

Dir kënnt Ultraschallprozessoren vun Hielscher a verschiddene Gréissten an exakt op Är Prozessufuerderungen ofgestëmmt kafen. Vun der Behandlung vu Flëssegkeeten an engem klenge Laboratoiresbecher bis zum kontinuéierleche Mësche vu Schlämmen a Paste beim Duerchfléissen am industrielle Moossstaf bitt Hielscher Ultrasonics Iech e passenden héichleeschtungsfäegen Homogenisator! Kontaktéiert eis wgl. – mir recommandéieren Iech gär déi ideal Ultraschallanlag!

Déi folgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater: