Nano-ingekapseld intranasaal vaccin tegen S. Pneumoniae met ultrasone trillingen
Voordeel van nanodeeltjes-geïncasuleerde S. pneumoniae vaccins
Mott et al. (2013) bepaalden de effectiviteit van intranasale toediening van een 234 ± 87,5nm polylactisch-co-glycolzuur nanopartikelvaccinconstructie bij het vaststellen van bescherming tegen experimentele respiratoire pneumokokkeninfectie. Nanodeeltjes inkapselen warmte-gedode Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) werden behouden in de longen 11 dagen na nasale toediening in vergelijking met lege NP. Immunisatie met NP-HKSP leverde een aanzienlijke weerstand op tegen S. pneumonie infectie in vergelijking met toediening van HKSP alleen. Verhoogde bescherming gecorreleerd met een significante toename van antigeenspecifieke Th1-geassocieerde IFN-c cytokine respons door pulmonale lymfocyten. Deze studie stelt de werkzaamheid van NP-gebaseerde technologie vast als een niet-invasieve en gerichte benadering voor neus-pulmonale immunisatie tegen longinfecties.
Protocol van Ultrasone Nanodeeltjesvoorbereiding
ultrasone Lysis
1×106 nanodeeltjes die de warmte-infiltreren Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) werden gelyseerd door middel van sonicatie in 200µl fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS), en 70 mg polylactisch-co-glycolzuur (PLGA) werd opgelost in 1 ml ethylacetaat. Deze twee oplossingen werden gemengd en met een maximale snelheid gedurende 1 min. gesteriliseerd om een primaire water-in-olie-emulsie te vormen.
Ultrasone inkapseling
Dubbele Emulsie Methode: De primaire emulsie werd vervolgens gemengd met 3 ml van een oplossing van 1 % polyvinylalcohol (PVA). Deze oplossing werd gesoneerd met behulp van een ultrasone processor. Uf200 ः (Hielscher Ultrasonics GmbH, Duitsland) bij 40% amplitude gedurende 2 minuten in de continue modus (100% cyclus), in een schone glazen flacon ondergedompeld in ijs voor de warmteafvoer, om HKSP-inkapseling van PLGA-nanopartikels voor te bereiden. De oplossing werd verder verdund tot 20 ml met geautoclaveerd water (0,22 µ filter gesteriliseerd) en geroerd gedurende 1 uur bij kamertemperatuur onder mild vacuüm om ethylacetaat te verdampen. De oplossing werd vervolgens gecentrifugeerd om NP's te verzamelen, en dit proces werd tweemaal herhaald om overtollige PVA te verwijderen. De nanodeeltjeskorrel werd geresuspendeerd in 500 µl geautoclaveerd water en gevriesdroogd. De laatste nanodeeltjes werden opgeslagen bij -20°C tot verder gebruik.
Deeltjesgrootte van gedood door warmte Streptococcus pneumoniae-ingekapselde PLGA-nanopartikels. 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 een op nanodeeltjes gebaseerd vaccin verhoogt de bescherming tegen S. pneumonie. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
ultrasoon homogenisator UIP2000hdT (2 kW) met continu geroerde batchreactor
Ultrasone Processoren voor Farmaceutische Formuleringen
Hielscher Ultrasonic heeft jarenlange ervaring in het ontwerp, de productie, de distributie en de service van hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor de farmaceutische en voedingsindustrie.
De bereiding van hoogwaardige liposomen, vaste lipide nanodeeltjes, polymere nanodeeltjes en cyclodextrinecomplexen zijn processen, die door Hielscher ultrasone systemen met een hoge betrouwbaarheid en een superieure kwaliteit worden gebruikt. Hielscher ultrasoonsystemen maken een nauwkeurige controle mogelijk over alle procesparameters, zoals amplitude, temperatuur, druk en sonische energie. De intelligente software protocolleert automatisch alle geluidsparameters (tijd, datum, amplitude, netto-energie, totale energie, temperatuur, druk) op de ingebouwde SD-kaart.
- Hoogwaardige emulsificatie
- Exacte controle over deeltjesgrootte en belasting
- Hoge belasting van werkzame stoffen
- Exacte controle over procesparameters
- Snelle procedure
- Niet-thermische, nauwkeurige tempocontrole
- lineaire schaalbaarheid
- reproduceerbaarheid
- Processtandaardisatie / GMP
- Autoclaveerbare sondes en reactoren
- CIP / SIP
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Krachtige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium 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.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Nano-Gestructureerde Draagstoffen
Nano-dragers zoals nano-emulsies, liposomen, vaste-lipide-nanodeeltjes, polymere nanodeeltjes en nano-gestructureerde lipidedragers worden gebruikt om geneesmiddelen te formuleren met verbeterde functionaliteiten zoals verbeterde biobeschikbaarheid, verhoogde biocompatibiliteit, gerichte afgifte, gunstige bloedhalveringstijd en zeer lage of geen toxiciteit voor gezonde weefsels. Ultrasonicatie 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 lipidenblaasje, dat de kern van hydrofobe stoffen omhult. Zowel de grootte als het hydrofobe en hydrofiele karakter maken liposomen tot krachtige medicijnafgiftesystemen, bijvoorbeeld liposomale vitamine C. Liposoomkenmerken worden aanzienlijk beïnvloed door de lipidensamenstelling, de oppervlaktelading, de grootte en de preparatietechniek. Klik hier om meer te weten te komen over de ultrasone bereiding van liposomen!
Nano-emulsies
Nanoemulsies of submicronemulsies zijn emulsies met een druppelgrootte tussen 20-200nm en een smalle druppelverdeling. De nanodruppels bieden verschillende voordelen voor orale toediening en voor topische / transdermale toediening van farmaceutische en bioactieve stoffen, bijvoorbeeld CBD-nanoemulsies. De nanodruppels met de mogelijkheid om lipofiele geneesmiddelen efficiënt op te lossen en de verbeterde absorptiesnelheid maken van nano-emulsies een veelgebruikte toedieningsvorm voor een hoge biobeschikbaarheid. Nano-geëmulgeerde formuleringen kunnen ook worden gebruikt voor een uitgebreide afgifte van lipofiele of hydrofiele geneesmiddelen.
Lees meer over de ultrasone productie van nano-emulsies!
Vaste-lipide nanodeeltjes
Een vast lipidennanodeeltje (SLN) is een bolvormig nanodeeltje met een gemiddelde diameter tussen 10 en 1000 nanometer. Stevige lipide nanodeeltjes hebben een vaste lipidenkern matrix waarin lipofiele moleculen (actieve stoffen) kunnen worden opgelost zodat het nanodeeltje fungeert als een medicijndrager. De lipidekern wordt gestabiliseerd door een emulgator of een capillair-actieve stof. Bij toepassingen voor parenterale en orale toediening, evenals voor oculaire, pulmonale en actuele toediening van geneesmiddelen, worden vaste-lipide nanodeeltjes gebruikt om de doeltreffendheid van de behandeling te verbeteren en de systemische bijwerkingen te verminderen.
Lees meer over de ultrasoon geassisteerde synthese van vaste-lipide-nanodeeltjes!
Nano Gestructureerde Lipid Carriers
Hetzelfde als vaste lipidennanopartikels (SLN's), zijn nanogestructureerde lipidedragers (NLC's) een andere vorm van op lipiden gebaseerde nanodeeltjes. Nanogestructureerde lipidedragers (NLC's) zijn gemodificeerde vaste lipidennanodeeltjes die bestaan uit een mengsel van vaste en vloeibare lipiden en een verbeterde stabiliteit en belastbaarheid bieden.
Nanogestructureerde lipidedragers kunnen worden geprepareerd via ultrasone emulsiemethdod.
Nano-formaatkristallen
Ultrasone kristallisatie en neerslag is een zeer krachtige manier om stoffen met een slechte wateroplosbaarheid in te kapselen in een gecoat kristal. Zheng et al. (2020) rapporteren de ultrasone inkapseling van curcumine, een bioactieve verbinding met veel gezondheidsvoordelen, maar een slechte biobeschikbaarheid door lage wateroplosbaarheid. Het onderzoeksteam ontwikkelde een polyelektrolyt laag voor laag (LbL) nanoschaalvorming om de curcuminemoleculen in te kapselen. Ze stellen dat "[u]nl zoals de gangbare emulsiemethoden, onze ultrasoon geassisteerde LbL inkapseling nanodeeltjes van veel kleinere afmetingen kan bereiken. Voor curcumine verkregen we kristallijne nanodeeltjes met een gemiddelde grootte van 80 nm, en ξ-potentiaal van +30 mV of -50 mV, wat de stabiliteit van deze nanocolloïden voor maanden verzekerde (bewaard in verzadigde medicijnoplossing). Door de vorming van de schelpen met twee lagen biocompatibele polyelektrolyten werd een langzame afgifte van het geneesmiddel gedurende ca. 20 uur mogelijk.
Het curcuminekernatieprotocol: Curcumine poeder werd opgelost in een 60 % ethanol / water oplossing. Na volledige ontbinding van de curcumine werden waterige polycentraties, poly(allylaminehydrochloride), PAK, of biologisch afbreekbaar protominesulfaat, (PS) toegevoegd. Vervolgens werd de oplossing gesoniseerd met een UIP1000, een 1kW krachtige ulötrasonicator van Hielscher Ultrasonic, bij 100watt per mL oplossing. Tijdens de ultrasoonbehandeling werd er langzaam water aan de oplossing toegevoegd. Door het toegevoegde water wordt het oplosmiddel polairer, wat de oplosbaarheid van curcumine vermindert. Wanneer de evenwichtsconcentratie hoger is dan de oplosbaarheidsdrempel wordt ra-superverzadiging van curcumine verkregen en begint de kristalkernatie. Onder hoog vermogen ultrasonicatie wordt de groei van de medicijndeeltjes in het beginstadium gestopt.
Lees meer over de ultrasone neerslag en kristallisatie van nanokristallen!