Nano-ingekapseld intranasaal vaccin tegen S. Pneumoniae met ultrasone trillingen
Voordelen van in nanodeeltjes ingekapselde S. pneumoniae-vaccins
Mott et al. (2013) bepaalden de werkzaamheid van intranasale toediening van een 234 ± 87,5 nm polylactisch-co-glycolzuur nanodeeltjes vaccinconstructie bij het vaststellen van bescherming tegen experimentele respiratoire pneumokokkeninfectie. Nanodeeltjes die hittedode Streptococcus pneumoniae inkapselen (NP-HKSP) werden 11 dagen na nasale toediening in de longen vastgehouden in vergelijking met lege NP. Immunisatie met NP-HKSP veroorzaakte significante resistentie tegen S. pneumoniae infectie vergeleken met toediening van HKSP alleen. Verhoogde bescherming correleerde met een significante toename van antigeenspecifieke Th1-geassocieerde IFN-c cytokinerespons door longlymfocyten. Dit onderzoek toont de werkzaamheid aan van NP-gebaseerde technologie als een niet-invasieve en gerichte benadering voor nasaal-pulmonale immunisatie tegen longinfecties.
Protocol van ultrasone nanodeeltjesvoorbereiding
ultrasone lysis
1×106 nanodeeltjes die hittedood inkapselen Streptokokken pneumoniae (NP-HKSP) werden door middel van sonicatie gelyseerd in 200 µl fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) en 70 mg polylactisch-co-glycolzuur (PLGA) werd opgelost in 1 ml ethylacetaat. Deze twee oplossingen werden gemengd en gedurende 1 minuut op maximale snelheid gevortexed om een primaire water-in-olie-emulsie te vormen.
ultrasone inkapseling
Methode met dubbele emulsie: De primaire emulsie werd vervolgens gemengd met 3 ml van 1 % polyvinylalcohol (PVA) oplossing. Deze oplossing werd gesoniseerd met een ultrasone processor. UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Duitsland) bij 40% amplitude gedurende 2 minuten in continue modus (100% cyclus), in een schoon glazen flesje ondergedompeld in ijs voor warmteafvoer, om HKSP te bereiden dat PLGA-nanodeeltjes inkapselt. De oplossing werd verder verdund tot 20 ml met geautoclaveerd water (0,22µ filter gesteriliseerd) en gedurende 1 uur geroerd bij kamertemperatuur onder zacht vacuüm om ethylacetaat te verdampen. De oplossing werd vervolgens gecentrifugeerd om NP's te verzamelen, en dit proces werd twee keer herhaald om overtollige PVA te verwijderen. De nanodeeltjespellet werd geresuspendeerd in 500 µl geautoclaveerd water en gevriesdroogd. De uiteindelijke nanodeeltjes werden opgeslagen bij -20°C tot verder gebruik.
Deeltjesgrootte van hittegekilled Streptokokken pneumoniaeingekapselde PLGA-nanodeeltjes. De deeltjesgrootte van een waterige suspensie van nanodeeltjes gemeten door dynamische lichtverstrooiing toont de gemiddelde grootte en de Gaussische verdeling van de deeltjes in de batch.
Bron: Mott et al: Intranasale toediening van op nanodeeltjes gebaseerd vaccin verhoogt bescherming tegen S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ultrasone homogenisator UIP2000hdT (2kW) met continu geroerde batchreactor
Ultrasone processors voor farmaceutische formules
Hielscher Ultrasonic heeft jarenlange ervaring in het ontwerpen, produceren, distribueren en onderhouden van hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie.
De bereiding van liposomen van hoge kwaliteit, nanodeeltjes van vaste lipiden, polymere nanodeeltjes en cyclodextrinecomplexen zijn processen waarbij Hielscher ultrasone systemen met hoge betrouwbaarheid en superieure kwaliteit worden gebruikt. Hielscher ultrasone systemen bieden nauwkeurige controle over alle procesparameters, zoals amplitude, temperatuur, druk en sonische energie. De intelligente software registreert automatisch alle sonicatieparameters (tijd, datum, amplitude, netto-energie, totale energie, temperatuur, druk) op de ingebouwde SD-kaart.
- Emulgeren met hoge prestaties
- Exacte controle over deeltjesgrootte en lading
- Hoog gehalte aan werkzame stoffen
- Exacte controle over procesparameters
- Snel proces
- Niet-thermisch, precieze temperatuurregeling
- lineaire schaalbaarheid
- reproduceerbaarheid
- Processtandaardisatie / GMP
- Autoclaveerbare sondes en reactoren
- CIP / SIP
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Krachtige ultrasone homogenisatoren van lab naar piloot en industrieel schaal.
Literatuur/referenties
- 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.
Wetenswaardigheden
nanogestructureerde dragers van geneesmiddelen
Geneesmiddeldragers van nanogrootte, zoals nano-emulsies, liposomen, nanopartikels met vaste lipiden, polymere nanodeeltjes en lipidedragers met nanostructuur worden gebruikt om geneesmiddelen te formuleren met verbeterde functionaliteiten, zoals verbeterde biologische beschikbaarheid, verhoogde biocompatibiliteit, gerichte toediening, gunstige halfwaardetijd in het bloed en zeer lage of geen toxiciteit voor gezonde weefsels. Ultrasoonbehandeling is een zeer efficiënte techniek om verschillende vormen van nanotherapeutica te formuleren. Lees meer over ultrasone toepassingen in de farmaceutische productie!
liposomen
Een liposoom is een bolvormig blaasje met ten minste één lipidenbillaag, dat de kern van hydrofobe stoffen inkapselt. Zowel de grootte als het hydrofobe en hydrofiele karakter maken liposomen tot krachtige systemen voor de toediening van medicijnen, bijvoorbeeld liposomale vitamine C. De eigenschappen van liposomen worden aanzienlijk beïnvloed door de samenstelling van de lipiden, de oppervlaktelading, de grootte en de preparatietechniek. Klik hier voor meer informatie over de ultrasone bereiding van liposomen!
Nano-emulsies
Nano-emulsies of submicronemulsies zijn emulsies met een druppelgrootte tussen 20-200 nm en een smalle druppelverdeling. Druppels van nanogrootte bieden verschillende voordelen voor orale toediening en voor topische/transdermale toediening van farmaceutische en bioactieve stoffen, zoals CBD-nano-emulsies. De nano-grote druppels met het vermogen om lipofiele geneesmiddelen efficiënt op te lossen en de verbeterde absorptiesnelheid maken nano-emulsies tot een veelgebruikte toedieningsvorm voor een hoge biologische beschikbaarheid. Nano-geëmulgeerde formuleringen kunnen ook worden gebruikt voor een verlengde afgifte van lipofiele of hydrofiele geneesmiddelen.
Lees meer over de ultrasone productie van nano-emulsies!
vaste lipide nanodeeltjes
Een solid lipid nanoparticle (SLN) is een bolvormig nanodeeltje met een gemiddelde diameter tussen 10 en 1000 nanometer. Vaste lipidenanodeeltjes hebben een vaste lipidenkernmatrix waarin lipofiele moleculen (actieve stoffen) kunnen worden opgelost zodat het nanodeeltje als geneesmiddeldrager fungeert. De lipidekern wordt gestabiliseerd door een emulgeermiddel of oppervlakteactieve stof. Met toepassingen voor parenterale en orale toediening en voor oculaire, pulmonale en topische toediening van geneesmiddelen, worden vaste lipide nanodeeltjes gebruikt om de werkzaamheid van behandelingen te verbeteren en systemische bijwerkingen te verminderen.
Lees meer over de ultrasoon ondersteunde synthese van vaste lipide nanodeeltjes!
Nano-gestructureerde lipidedragers
Net als vaste lipidenanodeeltjes (SLN's) zijn nanogestructureerde lipidendragers (NLC's) een andere vorm van nanodeeltjes op basis van lipiden. Nanogestructureerde lipidedragers (NLC) zijn gemodificeerde nanopartikels met vaste lipiden die bestaan uit een mengsel van vaste en vloeibare lipiden en een verbeterde stabiliteit en laadcapaciteit bieden.
Nanogestructureerde lipidedragers kunnen worden bereid via ultrasone emulsie methdod.
Nano kristallen
Ultrasone kristallisatie en precipitatie is een zeer krachtige manier om stoffen met een slechte oplosbaarheid in water in te kapselen in een gecoat kristal. Zheng et al. (2020) doen verslag van de ultrasone inkapseling van curcumine, een bioactieve stof met veel voordelen voor de gezondheid, maar een slechte biologische beschikbaarheid vanwege de lage oplosbaarheid in water. Het onderzoeksteam ontwikkelde een polyelektrolyt laag-voor-laag (LbL) nanoshellvorming om de curcumine moleculen in te kapselen. Ze stellen dat "in tegenstelling tot de veelgebruikte emulsiemethoden, met onze ultrasoon geassisteerde LbL-inkapseling nanodeeltjes van veel kleinere afmetingen kunnen worden gemaakt. Voor curcumine verkregen we kristallijne nanodeeltjes met een gemiddelde grootte van 80 nm en een ξ-potentiaal van +30 mV of -50 mV, die maandenlang stabiliteit van deze nanocolloïden garandeerden (bewaard in verzadigde medicijnoplossing). De vorming van omhulsels met twee bilagen van biocompatibele polyelektrolyten zorgde voor een langzame afgifte van het geneesmiddel gedurende ongeveer 20 uur."
Het kernenprotocol voor curcumine: Curcumine poeder werd opgelost in een 60% ethanol / water oplossing. Nadat de curcumine volledig was opgelost, werden waterige polycaties, poly(allylaminehydrochloride), PAH, of biologisch afbreekbaar protominesulfaat (PS) toegevoegd. Vervolgens werd de oplossing gesoneerd met een UIP1000, een 1kW krachtige ultrasoon van Hielscher Ultrasonic, bij 100 watt per ml oplossing. Tijdens de ultrasoonbehandeling werd langzaam water aan de oplossing toegevoegd. Door het toegevoegde water wordt het oplosmiddel polairder, waardoor de oplosbaarheid van curcumine afneemt. Wanneer de evenwichtsconcentratie de oplosbaarheidsdrempel overschrijdt, wordt oververzadiging van curcumine verkregen en begint kristalkernvorming. Bij krachtige ultrasoonbehandeling wordt de groei van de drugsdeeltjes in het beginstadium gestopt.
Lees meer over de ultrasone neerslag en kristallisatie van nanokristallen!