Ultrasone Behandeling van nanopartikels voor Pharmaceuticals

Sonicatoren van het sondetype spelen een cruciale rol in farmaceutisch onderzoek en productie door een krachtige en gecontroleerde manier te bieden om de deeltjesgrootte te verkleinen, cellen te verstoren en te homogeniseren. Sonificatoren maken gebruik van ultrasone golven om cavitatie te genereren, wat resulteert in de vorming en het uiteenvallen van microscopische belletjes. Dit fenomeen genereert intense schuifkrachten en schokgolven, waardoor deeltjes effectief worden afgebroken of cellen worden verstoord.

Hier volgen enkele belangrijke aspecten van het gebruik van sonische sondes in farmaceutische toepassingen:

  • Vermindering van de deeltjesgrootte: Sonicators worden gebruikt om de deeltjesgrootte van actieve farmaceutische ingrediënten (API's) of andere verbindingen te verkleinen. Een kleine en uniforme deeltjesgrootte is essentieel voor het verbeteren van de biologische beschikbaarheid, oplossnelheid en algehele werkzaamheid van farmaceutische formules.
  • Celverstoring: In biofarmaceutisch onderzoek worden sonische sondes gebruikt voor celdisruptie om intracellulaire componenten vrij te maken. Dit is vooral belangrijk voor de extractie van eiwitten, enzymen en andere biomoleculen uit microbiële cellen of gekweekte zoogdiercellen.
  • Homogenisatie: Homogenisering van farmaceutische formules is essentieel om een gelijkmatige verdeling van ingrediënten te garanderen. Sonicators met sondes helpen bij het bereiken van homogeniteit door agglomeraten af te breken en componenten gelijkmatig te verspreiden.
  • Nanoemulsie en liposoomvorming: Sonificatie wordt gebruikt om stabiele nano-emulsies en liposomen te maken in farmaceutische formuleringen. Deze afgiftesystemen op nanoschaal worden gebruikt om de oplosbaarheid en biologische beschikbaarheid van geneesmiddelen te verbeteren.
  • Kwaliteitscontrole en procesoptimalisatie: Sonificatie is een waardevol hulpmiddel voor kwaliteitscontrole in de farmaceutische productie. Het helpt bij het optimaliseren van processen door te zorgen voor een consistente verdeling van de deeltjesgrootte en homogeniteit, wat bijdraagt aan de reproduceerbaarheid tussen batches.
  • Formulering en ontwikkeling van geneesmiddelen: Tijdens de formulering en ontwikkeling van geneesmiddelen worden sonicators gebruikt om stabiele suspensies, emulsies of dispersies te bereiden. Dit is essentieel voor het ontwerpen van farmaceutische producten met de gewenste fysische en chemische eigenschappen.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasonisch geagiteerde reactor voor verbeterde peptidesynthese.

Ultrasonisch geroerde reactor voor verbeterde en versnelde synthese. De afbeelding toont de ultrasoon UP200St in een geroerde glazen reactor.

Nanomaterialen in Pharmaceuticals

Ultrasone technologieën spelen een centrale rol bij de bereiding, verwerking en functionalisering van nanomaterialen in farmaceutisch onderzoek en productie. De intense effecten van ultrageluid met een hoog vermogen, waaronder akoestische cavitatie, dragen bij aan het breken van agglomeraten, het dispergeren van deeltjes en het emulgeren van nanodruppels. Hielscher krachtige sonicators bieden een betrouwbare en efficiënte oplossing voor farmaceutische normen, zorgen voor een veilige productie en vergemakkelijken de opschaling zonder extra optimalisatie-inspanningen.

Processing Nanomaterialen

Nanomaterialen, met name nanodeeltjes, hebben een revolutie teweeggebracht in de toediening van medicijnen in de farmaceutische industrie en bieden een beproefde methode voor het oraal of via injectie toedienen van actieve stoffen. Deze technologie verbetert de efficiëntie van het doseren en afleveren van medicijnen en opent nieuwe wegen voor medische behandelingen. De mogelijkheid om medicijnen, warmte of andere actieve stoffen direct af te geven aan specifieke cellen, met name zieke cellen, betekent een belangrijke vooruitgang.

Bij de behandeling van kanker hebben geneesmiddelen in nanovorm veelbelovende resultaten laten zien. Ze maken gebruik van het voordeel van deeltjes van nanogrootte om hoge doses geneesmiddelen direct aan tumorcellen toe te dienen, waardoor de therapeutische effecten worden gemaximaliseerd en de bijwerkingen op andere organen worden geminimaliseerd. Dankzij de nanoschaal kunnen deze deeltjes door celwanden en membranen heen, waardoor actieve stoffen precies bij de doelcellen vrijkomen.

Het verwerken van nanomaterialen, gedefinieerd als deeltjes met afmetingen kleiner dan 100nm, stelt ons voor uitdagingen die grotere inspanningen vereisen. Ultrasone cavitatie komt naar voren als een gevestigde technologie voor het deagglomereren en dispergeren van nanomaterialen. Koolstofnanobuizen (CNT's), vooral meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNT's) en enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT's), hebben unieke eigenschappen. Ze bieden een groot inwendig volume voor het inkapselen van medicijnmoleculen en verschillende oppervlakken voor functionalisatie.
 

Sonochemically bereid enkelwandige koolstof nanobuizen (SWNT / SWCNTs)

Sonochemische productie van SWCNTs. Silicapoeder in een oplossing van ferroceen-xyleenmengsel werd 20 minuten gesoneerd bij kamertemperatuur en onder omgevingsdruk. Sonicatie produceert zeer zuivere SWCNTS op het oppervlak van het silicapoeder (Jeong et al. 2004).

 

Gefunctionaliseerde koolstofnanobuizen (f-CNTs) spelen een cruciale rol in het verbeteren van de oplosbaarheid, het efficiënt richten op tumoren en het vermijden van cytotoxiciteit. Ultrasone technieken vergemakkelijken hun productie en functionalisatie, zoals de sonochemische methode voor hoogzuivere SWCNTs. Bovendien kunnen f-CNTs dienen als toedieningssystemen voor vaccins, waarbij antigenen worden gekoppeld aan koolstofnanobuizen om specifieke antilichaamresponsen op te wekken.
Keramische nanodeeltjes op basis van silica, titania of aluminiumoxide hebben poreuze oppervlakken, waardoor ze ideale dragers zijn voor geneesmiddelen. Ultrasone synthese en precipitatie van nanodeeltjes, met behulp van sonochemie, biedt een bottom-up benadering voor het bereiden van nanosamenstellingen. Het proces verbetert de massaoverdracht, wat resulteert in kleinere deeltjes en een hogere uniformiteit.

Ultrasone Synthese en precipitatie van nanodeeltjes

Ultrasoontechniek speelt een cruciale rol bij het functionaliseren van nanodeeltjes. De techniek breekt efficiënt grenslagen rond deeltjes af, waardoor nieuwe functionele groepen het deeltjesoppervlak kunnen bereiken. Zo interfereert ultrasone functionalisatie van enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNTs) met PL-PEG fragmenten met niet-specifieke celopname, terwijl specifieke celopname voor gerichte toepassingen wordt bevorderd.

Ultrasone homogenisatoren zorgen voor een effectieve verstuiven deagglomeratie en mfunctionalization van nano-materialen.

Hielscher laboratorium sonicator UP50H voor ultrasoonapparaat van kleine volumes, b.v. dispergeermiddelen MWNT.

Om nanodeeltjes met specifieke kenmerken en functies te verkrijgen, moet het oppervlak van de deeltjes worden aangepast. Verschillende nanosystemen zoals polymere nanodeeltjes, liposomen, dendrimeren, koolstofnanobuisjes, kwantumstippen, enz. Kunnen met succes worden gefunctionaliseerd voor efficiënt gebruik in de farmacie.

Praktisch voorbeeld van ultrasone deeltjesfractionalisatie:

Ultrasone functionalisatie van SWCNT's door PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) toonde aan dat de dispersie van enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWNT's) door middel van ultrasone trillingen met fosfolipide-polyethyleenglycol (PL-PEG) het fragmenteert, waardoor het zijn vermogen om niet-specifieke opname door cellen te blokkeren, fragmenteert. Niet-gefragmenteerde PL-PEG bevordert echter specifieke cellulaire opname van gerichte SWNT's tot twee verschillende klassen van receptoren tot expressie gebracht door kankercellen. Ultrasone behandeling in de aanwezigheid van PL-PEG is een gebruikelijke methode die wordt gebruikt voor het dispergeren of functionaliseren van koolstofnanobuisjes en de integriteit van PEG is belangrijk voor het bevorderen van specifieke cellulaire opname van ligand-gefunctionaliseerde nanobuisjes. Aangezien fragmentatie een waarschijnlijke consequentie is van met ultrasone trillingen, een techniek die gewoonlijk wordt gebruikt om SWNT's te verspreiden, kan dit een zorg zijn voor bepaalde toepassingen, zoals toediening van geneesmiddelen.
 

Sonificatie is een zeer effectieve methode om nanodeeltjes te wijzigen en te functionaliseren

Ultrasone dispersie van SWCNTs met PL-PEG (Zeineldin et al., 2009)

 

Ultrasone Liposome Formation

Een andere succesvolle toepassing van ultrageluid is de bereiding van liposomen en nanoliposomen. Systemen voor de toediening van medicijnen en genen op basis van liposomen spelen een belangrijke rol in diverse therapieën, maar ook in cosmetica en voeding. Liposomen zijn goede dragers, omdat in water oplosbare werkzame stoffen in het waterige hart van liposomen kunnen worden geplaatst of, als de stof in vet oplosbaar is, in de lipidelaag. Liposomen kunnen worden gevormd met behulp van ultrasone trillingen. Het basismateriaal voor de bereiding van liposomen zijn amfiele moleculen die zijn afgeleid van of gebaseerd op biologische membraanlipiden. Voor de vorming van kleine unilamellaire blaasjes (SUV) wordt de lipidedispersie zachtjes gesoneerd. – Bijvoorbeeld met de handheld ultrasoon UP50H (50W, 30kHz), de VialTweeter of ultrasone bekerhoorn. De duur van zo'n ultrasone behandeling is ongeveer 5 - 15 minuten. Een andere methode om kleine unilamellaire blaasjes te produceren is de sonificatie van de multi-lamellaire blaasjes liposomen.
Dinu-Pirvu et al. (2010) rapporteert het verkrijgen van transferosomen door sonicating MLVs bij kamertemperatuur.
Hielscher Ultrasonics biedt verschillende ultrasone apparaten, sonotrodes en accessoires aan de eis van allerlei processen voldoen.
Lees meer over ultrasoon geëxtraheerd en ingekapseld Aloë vera extract!

Ultrasone inkapseling van middelen in liposomen

Liposomen werkt als dragers voor werkzame stoffen. Echografie is een effectief middel te bereiden en vorming van de liposomen voor het insluiten van werkzame stoffen. Vóór inkapseling, de liposomen vaak clusters vanwege de oppervlaktelading-ladingsinteractie fosfolipide polaire hoofdgroepen (Míckova et al. 2008) vormen verder moeten ze worden geopend. Bij wijze van voorbeeld, Zhu et al. (2003) beschrijven de inkapseling van biotine poeder in liposomen door ultrasone trillingen. Als biotine poeder in de vesicle suspensie werd toegevoegd, de oplossing werd gesonificeerd ca. 1 uur. Na deze behandeling werd biotine ingesloten in de liposomen.

liposomale Emulsies

De verzorgende invloed hydraterende of anti-aging crèmes, lotions, gels en andere cosmeceutische formuleringen verbeteren, emulgator worden toegevoegd aan de liposomale dispersies hogere hoeveelheden lipiden te stabiliseren. Maar onderzoek heeft aangetoond dat het vermogen van de liposomen in het algemeen beperkt is. Met de toevoeging van emulgatoren, zal dit effect eerder verschijnen en de extra emulgatoren leiden tot een verzwakking van de barrière affiniteit van fosfatidylcholine. nanodeeltjes – samengesteld uit fosfatidylcholine en lipiden - zijn het antwoord op dit probleem. Deze nanodeeltjes worden gevormd door een oliedruppel die is bedekt door een monolaag van fosfatidylcholine. Het gebruik van nanodeeltjes maakt formuleringen die geschikt om meer lipiden te absorberen en blijven stabiel, zodat aanvullende emulgatoren niet nodig.
Met ultrasone trillingen is een beproefde methode voor de productie van nanoemulsies en nanodispersies. Zeer intensieve ultrasone golven leveren het vermogen dat nodig is om een ​​vloeibare fase (gedispergeerde fase) in kleine druppeltjes in een tweede fase (continue fase) te verspreiden. In de dispersiezone veroorzaken imploderende cavitatiebellen intensieve schokgolven in de omringende vloeistof en resulteren in de vorming van vloeistofstralen met een hoge vloeistofsnelheid. Om de nieuw gevormde druppeltjes van de disperse fase tegen coalescentie te stabiliseren, worden emulgatoren (oppervlakteactieve stoffen, oppervlakteactieve stoffen) en stabilisatoren aan de emulsie toegevoegd. Omdat coalescentie van de druppeltjes na verstoring de uiteindelijke druppelgrootteverdeling beïnvloedt, worden efficiënt stabiliserende emulgatoren gebruikt om de uiteindelijke druppelgrootteverdeling op een niveau te houden dat gelijk is aan de verdeling onmiddellijk na de druppelverstoring in de ultrasone dispersiezone.

liposomale dispersies

Liposomale dispersies, die gebaseerd zijn op onverzadigd fosfatidylchloor, missen stabiliteit tegen oxidatie. De stabilisatie van de dispersie kan worden bereikt door antioxidanten, zoals door een complex van vitamine C en E.
Ortan et al. (2002) behaalde in hun studie met betrekking tot de ultrasone voorbereiding van Anethum graveolens essentiële olie in liposomen goede resultaten. Na sonicatie, de afmeting van de liposomen was tussen 70-150 nm, en MLV tussen 230-475 nm; Deze waarden waren ongeveer constant ook na 2 maanden, maar inceased na 12 maanden, met name in SUV dispersie (zie hieronder histogrammen). De stabiliteit meting, met betrekking tot essentiële olie verlies en grootteverdeling, toonde ook aan dat liposomale dispersies onderhouden het gehalte aan vluchtige olie. Dit suggereert dat de insluiting van de essentiële olie in liposomen verhoogde de stabiliteit olie.
 

Ultrasoon bereide multilamellaire blaasjes (MLV) en single uni-lamellaire vesicles (SUV) vertonen een goede stabiliteit wat betreft de essentiële olieverlies en de deeltjesgrootteverdeling.

Stabiliteit van MLV- en SUV-dispersies na 1 jaar. Liposomale formuleringen werden bewaard bij 4±1 ºC.
(Studie en grafiek: ©Ortan et al., 2009):

 
Klik hier voor meer informatie over de ultrasone liposoompreparaat lezen!

Krachtige Sonicators voor farmaceutisch onderzoek en productie

Hielscher Ultrasonics is uw topleverancier van hoogwaardige sonicators voor onderzoek en productie van farmaceutische producten. Apparaten in het bereik van 50 watt tot 16.000 watt maken het mogelijk om de juiste ultrasone processor te vinden voor elk volume en elk proces. Door hun hoge prestaties, betrouwbaarheid, robuustheid en eenvoudige bediening is de ultrasone behandeling een essentiële techniek voor de bereiding en verwerking van nanomaterialen. Uitgerust met CIP (clean-in-place) en SIP (sterilize-in-place) garanderen Hielscher sonicators een veilige en efficiënte productie volgens farmaceutische normen. Alle specifieke ultrasone processen kunnen eenvoudig worden getest in het laboratorium of op laboratoriumschaal. De resultaten van deze tests zijn volledig reproduceerbaar, zodat de volgende schaalvergroting lineair en eenvoudig kan worden uitgevoerd zonder extra inspanningen voor procesoptimalisatie.

Waarom Hielscher Ultrasonics?

  • hoge efficiëntie
  • State-of-the-art technologie
  • betrouwbaarheid & robuustheid
  • instelbare, nauwkeurige procesregeling
  • partij & in lijn
  • voor elk volume
  • intelligente software
  • slimme functies (bv. programmeerbaar, dataprotocollering, afstandsbediening)
  • Gemakkelijk en veilig te bedienen
  • Laag onderhoud
  • CIP (clean-in-place)

Hielscher Sonicators: Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit gemaakt in Duitsland

Hielscher ultrasoonapparaten staan bekend om hun hoogste kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasoonapparaten in industriële installaties mogelijk. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.

Hielscher Ultrasonics is een ISO gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasoontoestellen met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn Hielscher ultrasone apparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
00,5 tot 1,5 ml na VialTweeter
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
15 tot 150L 3 tot 15L/min UIP6000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om meer informatie aan te vragen over ultrasone processors, toepassingen en prijzen. We bespreken graag uw farmaceutische proces met u en bieden u een sonicator die aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone extractieopstelling: Ultrasoonapparaat van het sondetype UIP2000hdT (2000 watt) in een roestvrijstalen reactor van farmaceutische kwaliteit.

Ultrasone procesopstelling: Sonde-type ultrasoonapparaat UIP2000hdT (2000 watt) in een roestvrijstalen reactor van farmaceutische kwaliteit.



Literatuur / Referenties

     

    Ultrasoon geluid is een innovatieve technologie die met succes wordt gebruikt voor sonochemische synthese, deagglomeratie, dispersie, emulsificatie, functionalisatie en activering van deeltjes. Vooral in de nanotechnologie is ultrasoonbehandeling een essentiële techniek voor de synthese en verwerking van materialen met nanogrootte. Sinds nanotechnologie deze uitstekende wetenschappelijke belangstelling heeft gekregen, worden nanodeeltjes op buitengewoon veel wetenschappelijke en industriële gebieden gebruikt. Ook de farmaceutische industrie heeft het grote potentieel van dit flexibele en variabele materiaal ontdekt. Daarom zijn nanodeeltjes betrokken bij verschillende functionele toepassingen in de farmaceutische industrie:

    • geneesmiddelafgifte (carrier)
    • diagnostische producten
    • produkt verpakking
    • de ontdekking van biomarkers
Ultrasone high-shear homogenisatoren worden gebruikt in het lab, op de werkbank, in pilootproeven en in industriële processen.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.

We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.