Nanostrukturētu lipīdu zāļvielu nesēju formulēšana ar ultraskaņu

Nanostrukturēti lipīdu nesēji (NLC) ir progresīva nanoizmēra zāļvielu piegādes sistēmu forma ar lipīdu kodolu un ūdenī šķīstošu apvalku. NLC ir ļoti stabili, aizsargā aktīvās biomolekulas pret noārdīšanos un nodrošina ilgstošu zāļvielas atbrīvošanos. Apstrāde ar ultraskaņu ir uzticama, efektīva un vienkārša metode pildītu nanostrukturētu lipīdu nesēju iegūšanai.

Nanostrukturētu lipīdu nesēju iegūšana ar ultraskaņu

Nanostrukturēti lipīdu nesēji (NLC) satur cietus lipīdus, šķidrus lipīdus un virsmaktīvo vielu ūdens vidē, kas tiem nodrošina labas šķīdības un biopieejamības īpašības. NLC plaši izmanto, lai formulētu stabilas zāļvielu nesēju sistēmas ar augstu biopieejamību un ilgstošu zāļvielas atbrīvošanos. NLC ir plašs lietojumu klāsts – no perorālas līdz parenterālai ievadīšanai, tostarp lokālai/transdermālai, oftalmoloģiskai (acu) un pulmonālai ievadīšanai.
Disperģēšana un emulģēšana ar ultraskaņu ir uzticama un efektīva metode aktīvos savienojumus saturošu nanostrukturētu lipīdu nesēju iegūšanai. Būtiska NLC iegūšanas ar ultraskaņu priekšrocība ir tā, ka nav nepieciešams organiskais šķīdinātājs, liels virsmaktīvās vielas daudzums vai piedevu savienojumi. NLC formulēšana ar ultraskaņu ir samērā vienkārša metode, jo kūstošos lipīdus pievieno virsmaktīvās vielas šķīdumam un pēc tam apstrādā ar ultraskaņu.

Protokolu piemēri nanostrukturētu lipīdu nesēju pildīšanai ar ultraskaņas palīdzību

Deksametazonu saturoši NLC, kas iegūti ar ultraskaņu
Apstrādājot ar ultraskaņu, tika iegūta netoksiska NLC sistēma potenciālai lietošanai oftalmoloģijā ar šauru izmēru sadalījumu, augstu deksametazona iekapsulēšanas efektivitāti un uzlabotu penetrāciju. NLC sistēmas tika iegūtas ar ultraskaņu, izmantojot Hielscher UP200S ultraskaņas ierīci un Compritol 888 ATO, Miglyol 812N un Cremophor RH60 kā sastāvdaļas.
Cietos lipīdus, šķidros lipīdus un virsmaktīvo vielu izkausēja 85ºC temperatūrā, izmantojot magnētisko maisītāju ar sildīšanu. Pēc tam izkausētajam lipīdu maisījumam pievienoja deksametazonu un disperģēja. Tīru ūdeni karsēja 85ºC temperatūrā, un abas fāzes apstrādāja ar ultraskaņu (ar 70% amplitūdu 10 min), izmantojot Hielscher UP200S ultraskaņas homogenizatoru. NLC sistēmu atdzesēja ledus vannā.
Ar ultraskaņu iegūtajiem NLC ir šaurs izmēru sadalījums, augsta DXM iekapsulēšanas efektivitāte un uzlabota penetrācija.
Pētnieki iesaka izmantot zemu virsmaktīvās vielas koncentrāciju un zemu lipīdu koncentrāciju (piemēram, 2,5% virsmaktīvajai vielai un 10% kopējam lipīdu daudzumam), jo tad kritiskie stabilitātes parametri (Z_ave, ZP, PDI) un zāļvielas iekļaušanas kapacitāte (EE%) ir piemēroti, savukārt emulgatora koncentrācija var saglabāties zema.
(sal. Kiss et al. 2019)

Retinilpalmitātu saturoši NLC, kas iegūti ar ultraskaņu
Retinoīds ir plaši izmantota sastāvdaļa grumbu dermatoloģiskajā terapijā. Retinols un retinilpalmitāts ir divi retinoīdu grupas savienojumi, kas spēj palielināt epidermas biezumu un ir efektīvi pretgrumbu līdzekļi.
NLC preparātu ieguva, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu. Preparāts saturēja 7,2% cetilpalmitāta, 4,8% oleīnskābes, 10% Tween 80, 10% glicerīna un 2% retinilpalmitāta. Lai iegūtu retinilpalmitātu saturošus NLC, veica šādas darbības: izkausēto lipīdu maisījumu sajauc ar virsmaktīvo vielu, palīgvirsmaktīvo vielu, glicerīnu un dejonizētu ūdeni 60–70°C temperatūrā. Šo maisījumu maisa ar augstas bīdes maisītāju pie 9800rpm 5 min. Pēc preemulsijas izveidošanās to nekavējoties 2 min apstrādā ar ultraskaņu, izmantojot zondes tipa ultraskaņas homogenizatoru. Pēc tam iegūtos NLC 24 h turēja istabas temperatūrā. Emulsiju 24 h uzglabāja istabas temperatūrā un izmērīja nanodaļiņu izmēru. NLC preparāta daļiņu izmēri bija 200–300nm diapazonā. Iegūtajiem NLC ir gaiši dzeltena krāsa, globulu izmērs 258±15,85 nm un polidispersitātes indekss 0,31±0,09. Zemāk redzamajā TEM attēlā parādīti ar ultraskaņu iegūtie retinilpalmitātu saturošie NLC.
(sal. Pamudji et al. 2015)

Zingiber zerumbet saturošu NLC iegūšana ar ultraskaņas apstrādi
Nanostrukturēti lipīdu nesēji sastāv no cieta lipīda, šķidra lipīda un virsmaktīvās vielas maisījuma. Tās ir lieliskas zāļu piegādes sistēmas tādu bioaktīvu vielu ievadīšanai, kurām ir zema šķīdība ūdenī, un to biopieejamības būtiskai palielināšanai.
Lai formulētu Zingiber zerumbet saturošus NLC, tika veiktas tālāk aprakstītās darbības. 1% cietā lipīda, proti, glicerīna monostearāta, un 4% šķidrā lipīda, proti, pirmspieduma kokosriekstu eļļas, tika sajaukti un izkausēti 50°C temperatūrā, lai iegūtu viendabīgu, dzidru lipīdu fāzi. Pēc tam lipīdu fāzei pievienoja 1% Zingiber zerumbet eļļas, nepārtraukti uzturot temperatūru 10°C virs glicerīna monostearāta kušanas temperatūras. Ūdens fāzes pagatavošanai destilētu ūdeni, Tween 80 un sojas lecitīnu sajauca pareizajā attiecībā. Ūdens maisījumu nekavējoties pievienoja lipīdu maisījumam, lai izveidotu preemulsijas maisījumu. Pēc tam preemulsiju homogenizēja ar augstas bīdes homogenizatoru pie 11 000 rpm 1 min ilgi. Tad preemulsiju 20 min apstrādāja ar zondes tipa ultraskaņas ierīci pie 50% amplitūdas. Visbeidzot NLC dispersiju ledusūdens vannā atdzesēja līdz istabas temperatūrai (25±1°C), strauji atdzesējot suspensiju aukstajā vannā, lai novērstu daļiņu agregāciju. NLC uzglabāja 4°C temperatūrā.
Zingiber zerumbet saturošo NLC izmērs nanometros ir 80,47±1,33, stabils polidispersitātes indekss ir 0,188±2,72 un zeta potenciāla lādiņš ir -38,9±2,11. Iekapsulēšanas efektivitāte liecina par lipīdu nesēja spēju iekapsulēt Zingiber zerumbet eļļu ar vairāk nekā 80% efektivitāti.
(sal. Rosli et al. 2015)

Valsaratan saturošu NLC iegūšana ar ultraskaņas apstrādi
Valsaratan ir angiotensīna II receptoru blokators, ko izmanto antihipertensīvās zālēs. Valsartānam ir zema biopieejamība – tikai aptuveni 23% tā zemās šķīdības ūdenī dēļ. Izmantojot ultraskaņas kausējuma emulģēšanas metodi, bija iespējams pagatavot Valsaratan saturošus NLC ar būtiski uzlabotu biopieejamību.
Val eļļaino šķīdumu vienkārši sajauca ar noteiktu daudzumu izkausēta lipīdu materiāla temperatūrā, kas bija 10°C virs lipīda kušanas temperatūras. Virsmaktīvo vielu ūdens šķīdumu pagatavoja, izšķīdinot noteiktas Tween 80 un nātrija deoksiholāta masas. Pēc tam virsmaktīvo vielu šķīdumu uzkarsēja līdz tai pašai temperatūrai un sajauca ar eļļaino lipīdu un zāļu šķīdumu, 3 min apstrādājot ar ultraskaņas zondi, lai izveidotu emulsiju. Tad iegūto emulsiju disperģēja atdzesētā ūdenī, 10 min maisot ar magnētisko maisītāju. Iegūtos NLC atdalīja centrifugējot. No virsnogulšņu šķidruma paņēma paraugus un noteica Val koncentrāciju, izmantojot validētu HPLC metodi.
Ultraskaņas kausējuma emulģēšanas metodei ir vairākas priekšrocības, tostarp vienkāršība, minimāla slodze uz apstrādājamo materiālu un toksisku organisko šķīdinātāju neizmantošana. Maksimālā sasniegtā iekļaušanas efektivitāte bija 75,04%
(sal. Albekery et al. 2017)

Arī citi aktīvie savienojumi, piemēram, paklitaksels, klotrimazols, domperidons, puerarīns un meloksikāms, tika veiksmīgi iekļauti cieto lipīdu nanodaļiņās un nanostrukturētos lipīdu nesējos, izmantojot ultraskaņas metodes. (sal. Bahari and Hamishehkar 2016)

Apstrādi ar ultraskaņu kā lipīdu nanonesēju (NLC) formulēšanas metodi var izmantot aukstajai vai karstajai homogenizācijai. Ultraskaņas homogenizācija nodrošina šauru daļiņu izmēru sadalījumu, kas uzlabo NLC stabilitāti un uzglabāšanas īpašības.

Aukstā homogenizācija ar ultraskaņu

Ja nanostrukturētu lipīdu nesēju pagatavošanai izmanto aukstās homogenizācijas metodi, farmakoloģiski aktīvās molekulas, t. i., zāļvielu, izšķīdina lipīdu kausējumā un pēc tam strauji atdzesē, izmantojot šķidro slāpekli vai sauso ledu. Atdzesēšanas laikā lipīdi sacietē. Pēc tam cieto lipīdu masu samaļ līdz nanodaļiņu izmēram. Lipīdu nanodaļiņas disperģē aukstā virsmaktīvās vielas šķīdumā, iegūstot aukstu sākotnējo suspensiju. Visbeidzot šo suspensiju istabas temperatūrā apstrādā ar ultraskaņu, bieži izmantojot ultraskaņas plūsmas šūnas reaktoru.
Tā kā vielas tiek karsētas tikai vienu reizi pirmajā posmā, ultraskaņas auksto homogenizāciju galvenokārt izmanto karstumjutīgu zāļvielu preparātu izstrādei. Tā kā daudzas bioaktīvās molekulas un farmaceitiskie savienojumi karstuma ietekmē var noārdīties, ultraskaņas aukstā homogenizācija ir plaši izmantota metode. Vēl viena aukstās homogenizācijas metodes priekšrocība ir izvairīšanās no ūdens fāzes, kas atvieglo hidrofilu molekulu iekapsulēšanu; pretējā gadījumā karstās homogenizācijas laikā tās varētu pāriet no šķidrās lipīdu fāzes uz ūdens fāzi.

Ultraskaņas karstā homogenizācija

Ja apstrādi ar ultraskaņu izmanto kā karstās homogenizācijas metodi, izkausētos lipīdus un aktīvo savienojumu (t. i., farmakoloģiski aktīvo vielu) disperģē karstā virsmaktīvajā vielā, intensīvi maisot, lai iegūtu sākotnējo emulsiju. Karstās homogenizācijas procesā ir svarīgi, lai abi šķīdumi – lipīdu un zāļvielas suspensija un virsmaktīvā viela – būtu uzkarsēti līdz vienādai temperatūrai (aptuveni 5–10°C virs cietā lipīda kušanas temperatūras). Otrajā posmā sākotnējo emulsiju apstrādā ar augstas veiktspējas ultraskaņu, uzturot šo temperatūru.

Augstas veiktspējas ultraskaņas ierīces nanostrukturētiem lipīdu nesējiem

Hielscher Ultrasonics jaudīgās ultraskaņas sistēmas visā pasaulē izmanto farmācijas pētniecībā, izstrādē un ražošanā, lai ražotu augstas kvalitātes zāļvielu nanonesējus, piemēram, cieto lipīdu nanodaļiņas (SLN), nanostrukturētus lipīdu nesējus (NLC), nanoemulsijas un nanokapsulas. Lai apmierinātu klientu prasības, Hielscher piegādā ultraskaņas ierīces, sākot no kompaktiem, taču jaudīgiem rokā turamiem laboratorijas homogenizatoriem un galda ultraskaņas ierīcēm līdz pilnībā rūpnieciskām ultraskaņas sistēmām farmaceitisko preparātu ražošanai lielos apjomos. Ir pieejams plašs ultraskaņas sonotrožu un reaktoru klāsts, lai nodrošinātu optimālu iekārtu konfigurāciju jūsu nanostrukturēto lipīdu nesēju (NLC) ražošanai. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība nodrošina darbību 24/7 režīmā pie lielas slodzes un sarežģītos vides apstākļos.
Lai mūsu klienti varētu ievērot labas ražošanas prakses (GMP) prasības un ieviest standartizētus procesus, visas digitālās ultraskaņas ierīces ir aprīkotas ar viedu programmatūru precīzai ultraskaņas apstrādes parametra iestatīšanai, nepārtrauktai procesa kontrolei un visu svarīgo procesa parametru automātiskai reģistrēšanai iebūvētā SD kartē. Augsta produkta kvalitāte ir atkarīga no procesa kontroles un pastāvīgi augstiem apstrādes standartiem. Hielscher ultraskaņas ierīces palīdz jums uzraudzīt un standartizēt procesu!

Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200µm var viegli uzturēt nepārtrauktā darbībā 24/7 režīmā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejamas individuāli pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība nodrošina darbību 24/7 režīmā pie lielas slodzes un sarežģītos vides apstākļos.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu: