Ultrasone Formulering van Niosomen
Niosoomvoorbereiding
Een niosoom is een niet-ionisch blaasje op basis van oppervlakte-actieve stoffen, meestal gevormd door niet-ionische oppervlakte-actieve stof en cholesterol opname als excipiëns. Niosomen zijn stabieler tegen chemische afbraak of oxidatie en hebben een lange opslagtijd in vergelijking met liposomen. Door de oppervlakteactieve stoffen die voor de bereiding van niosomen worden gebruikt, zijn ze biologisch afbreekbaar, biocompatibel en niet-immunogeen. Niosomen zijn osmotisch actief, chemisch stabiel en bieden een langere opslagtijd in vergelijking met liposomen. Afhankelijk van de grootte en lamellariteit zijn er verschillende bereidingswijzen beschikbaar, zoals sonicatie, omgekeerde-fase verdamping, dunne film hydratatie of trans-membraan pH-gradiënt geneesmiddelenopname. Ultrasone niosoomvoorbereiding is de voorkeurstechniek om unilamellaire blaasjes te produceren, die klein en uniform van grootte zijn.
Ultrasone Niosoom Formulering
Om niosomen te formuleren moet een olie-in-water (o/w) emulsie worden bereid uit een organische oplossing van oppervlakte-actieve stof, cholesterol, en een waterige oplossing die de bioactieve verbinding, d.w.z. het geneesmiddel, bevat. Ultrasone emulsificatie is de superieure techniek om onmengbare vloeistoffen zoals olie en water te mengen. Door het afschuiven van de druppels van beide fasen en ze te breken tot nanogrootte wordt een nano-emulsie verkregen. Vervolgens wordt het organische oplosmiddel verdampt, wat resulteert in niosomen die geladen zijn met therapeutische middelen, die in de waterige fase worden gedispergeerd. In vergelijking met mechanisch roeren blinkt de ultrasone niosoomformuleringstechniek uit door het vormen van niosomen met een kleinere gemiddelde afmeting en een lagere polydispersiteitsindex in een snel proces. Het gebruik van kleinere blaasjes heeft over het algemeen de voorkeur, gezien het feit dat ze de neiging hebben om de lichaamsontruimingsmechanismen beter te vermijden dan grotere deeltjes, en langer in de bloedsomloop blijven. (cf. Bragagni et al. 2014)
- unilamellaire, kleine, uniforme blaasjes
- eenvoudig en snel proces
- reproduceerbare
- Nauwkeurig controleerbaar
- veilig
- gemakkelijk schaalbaar
Ultrasone Niosoom Voorbereidingsprotocollen
N-palmitoyl glucosamine niosomen (Glu) geladen met doxorubicine, een anti-kanker medicijn, werden bereid door het schudden van een mengsel van NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), cholesterol (58 mg), en Solulan C24 (54 mg) in doxorubicine oplossing (1,5 mg / ml, 2 ml, bereid in PBS) bij 90 ° C gedurende 1 uur, gevolgd door sonde sonicatie gedurende 10 minuten (75% van max).
Palmitoyl glycol chitosan (GCP) vesicles werden bereid zoals eerder beschreven (11) door sonde sonicating glycol chitosan (10 mg) en cholesterol (4 mg) in doxorubicine oplossing (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)
UP400St – 400W ultrasoon apparaat voor nano-emulsies
Alternatieve Niosoomvoorbereidingsmethoden
Alternatieve niosoomformuleringsmethoden zoals de omgekeerde-fase verdampingstechniek of het trans-membraan pH-gradiënt geneesmiddelenopnameproces omvatten de toepassing van ultrasone energie. Beide technieken worden voornamelijk gebruikt om multilamellaire blaasjes (MLV's) te formuleren. Hieronder vindt u een korte beschrijving van beide technieken en de betrokken sonische stap.
Sonicatie in Niosome Preparatie via Reverse Phase Verdamping
Bij de Reverse Phase Evaporation (REV) methode worden de componenten van de niosomale formulering opgelost in een mengsel van ether en chloroform en toegevoegd aan de waterige fase, die het geneesmiddel bevat. Ultrasone emulsificatie wordt gebruikt om het mengsel om te zetten in een fijnmazige emulsie. Vervolgens wordt de organische fase verdampt. De niosoom die tijdens de verdamping van het organische oplosmiddel wordt verkregen, zijn unilamellaire blaasjes van grote omvang.
Trans-membraan pH-gradiënt geneesmiddelenopnameproces
Voor het trans-membraan pH-gradiënt (binnenin zure) geneesmiddelenopname (met externe belasting) worden oppervlakte-actieve stoffen en cholesterol opgelost in chloroform. Het oplosmiddel wordt vervolgens onder vacuüm verdampt om een dunne film op de wand van de rondbodemkolf te verkrijgen. De film wordt gehydrateerd met 300 mM citroenzuur (pH 4,0) door de suspensie te vortexen. De meerlagige blaasjes worden ingevroren en driemaal ontdooid en vervolgens met behulp van een ultrasone ultrasone sonde gesondeerd. Aan deze niosomale suspensie wordt een waterige oplossing met 10 mg/ml geneesmiddel toegevoegd en gesteriliseerd. De pH van het monster wordt dan verhoogd tot pH 7,0-7,2 met 1M dinatriumfosfaat. Vervolgens wordt het mengsel verwarmd tot 60°C gedurende 10 minuten. Deze techniek levert in meerlagige blaasjes op. (zie Kazi et al. 2010)
Ultrasoon Grootteverlaging van Niosomen
Niosomen zijn meestal binnen het bereik van 10 nm tot 1000 nm. Afhankelijk van de preparatietechniek zijn de niosomen vaak relatief groot en hebben ze de neiging om aggregaten te vormen. Echter, specifieke niosoomafmetingen zijn een belangrijke factor als het gaat om het beoogde type van leveringssysteem. Bijvoorbeeld, een zeer kleine niosoom grootte in de nanometer bereik is het meest geschikt voor systemische drug levering, waar het geneesmiddel moet worden geleverd over de celmembranen om de cellulaire doellocatie te bereiken, terwijl grotere niosomen worden aanbevolen voor intramusculaire en intra-cavity drug levering of oftalmologische toepassingen. Ultrasone vermindering van de grootte van de niosomen is een gemeenschappelijke stap tijdens de voorbereiding van zeer krachtige niosomen. Ultrasone schuifkrachten deagglomeraat en verspreiden de niosomen in mono-verspreide nano-niosomen.
Protocol – Ultrasone verkleining van de LipoNiosomen
Naderinezhad et al. (2017) formuleerden biocompatibele LipoNiosomen (een combinatie van niosoom en liposoom) die Tween 60 bevatten: cholesterol: DPPC (bij 55 : 30 : 15 : 3) met 3% DSPE-mPEG. Om de grootte van de geprepareerde LipoNiosomen te verminderen, soniceerden ze na hydratatie de suspensie gedurende 45 min (15 seconden aan en 10 seconden uit, amplitude 70% bij 100 Watt) om de aggregatie van de deeltjes te minimaliseren met behulp van ultrasone homogenisator UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Duitsland). Voor de pH-gradiënt methode werden de gedroogde films van CUR, oppervlakte-actieve stoffen en lipiden gehydrateerd met 1300 mL ammoniumsulfaat (pH 1⁄4 4) bij 63 C gedurende 47 min. Vervolgens werden de nanodeeltjes over een ijsbad gesoneerd om kleine blaasjes te produceren.
Ultrasonicatoren voor Niosoomvoorbereiding
Hielscher Ultrasonic heeft jarenlange ervaring in het ontwerp, de productie, de distributie en de service van hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor de farmaceutische, voedings- en cosmetische industrie.
De bereiding van hoogwaardige niosomen, liposomen, vaste lipide nanodeeltjes, polymere nanodeeltjes, cyclodextrinecomplexen en andere nanogestructureerde medicijndragers zijn processen waarin Hielscher ultrasone systemen uitblinken door hun hoge betrouwbaarheid, consistente vermogensafgifte en nauwkeurige controleerbaarheid. 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.
De robuustheid van ultrasone apparatuur Hielscher's zorgt voor 24/7 gebruik in zware en in veeleisende omgevingen.
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
- 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.
- Didem Ag Seleci, Muharrem Seleci, Johanna-Gabriela Walter, Frank Stahl, Thomas Scheper (2016): Niosomes as Nanoparticular Drug Carriers: Fundamentals and Recent Applications. Nanostructural Biomaterials and Applications; Journal of Nanomaterials Vol. 2016.
- C. Dufes, J.-M. Muller, W. Couet, J.-C. Olivier, I. F. Uchegbu, G.Schätzlein (2004): Anticancer drug delivery with transferrin targeted polymeric chitosan vesicles. Pharmaceutical Research, vol. 21, no. 1, pp. 101–107, 2004.
- Karim Masud Kazi, Asim Sattwa Mandal, Nikhil Biswas, Arijit Guha, Sugata Chatterjee, Mamata Behera, Ketousetuo Kuotsu (2010): Niosome: A future of targeted drug delivery systems. J Adv Pharm Technol Res. 2010 Oct-Dec; 1(4): 374–380.
- Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
- M. Bragagni et al. (2014): Development and characterization of functionalized niosomes for brain targeting of dynorphin-B. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 87, 2014. 73–79.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Niosomen vs Liposomen
Liposomen en niosomen zijn microscopische blaasjes, die geladen kunnen worden met bioactieve stoffen voor de toediening van medicijnen. Niosomen zijn vergelijkbaar met liposomen, maar ze verschillen in hun tweelaagse samenstelling. Terwijl liposomen een fosfolipide bilayer hebben, is de niosoom bilayer gemaakt van niet-ionische oppervlakte-actieve stoffen, wat leidt tot een chemisch verschil in structurele eenheden. Dit structurele verschil geeft de niosomen een hogere chemische stabiliteit, een superieur huidpenetratievermogen en minder onzuiverheid.
Niosomen worden naar grootte gedifferentieerd in drie grote groepen: Kleine unilamellaire blaasjes (SUV) hebben een gemiddelde diameter van 10-100 nm, grote unilamellaire blaasjes (LUV) hebben een gemiddelde grootte van 100-3000nm, en meerlagige blaasjes (MLV) worden gekenmerkt door meer dan één dubbellaags.
"Niosomen gedragen zich in vivo als liposomen, waardoor de circulatie van ingesloten drugs wordt verlengd en de orgaandistributie en de metabole stabiliteit worden veranderd. Net als bij liposomen zijn de eigenschappen van de niosomen afhankelijk van de samenstelling van de bilayer en de wijze van productie. Het is gemeld dat de intercalatie van cholesterol in de bilayers het entrapment volume vermindert tijdens de formulering, en dus entrapment efficiëntie." (Kazi et al. 2010)
Niosomen kunnen worden bereid via verschillende technieken zoals dunne film hydratatie techniek, ultrasoon, omgekeerde fase verdamping methode, vries-dooi methode, microfluidisatie, of dehydratie rehydratie methode. Door de keuze van de juiste vorm van bereiding, oppervlakte-actieve stof, cholesterolgehalte, oppervlakteladingsadditieven en suspensieconcentratie, kunnen de samenstelling, lamellariteit, stabiliteit en oppervlaktelading van niosomen worden geformuleerd om te voldoen aan specifieke eisen voor medicijndragers.
Om zeer biocompatibele niosomen met een zeer lage cytotoxiciteit te produceren, moeten de oppervlakteactieve stoffen die bij de bereiding van niosomen worden gebruikt, biologisch afbreekbaar, biocompatibel en niet-immunogeen zijn.