Nanokapsułkowana szczepionka donosowa przeciwko S. pneumoniae z ultradźwiękami
Zalety nanocząsteczkowych szczepionek przeciwko S. pneumoniae
Mott i wsp. (2013) określili skuteczność donosowego podawania nanocząstek kwasu polimlekowego-co-glikolowego o wielkości 234 ± 87,5 nm w zapewnianiu ochrony przed eksperymentalną infekcją pneumokokową układu oddechowego. Nanocząsteczki zawierające zabite termicznie Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) były zatrzymywane w płucach 11 dni po podaniu donosowym w porównaniu do pustych NP. Immunizacja NP-HKSP wytworzyła znaczną odporność przeciwko S. pneumoniae w porównaniu z podawaniem samego HKSP. Zwiększona ochrona korelowała ze znacznym wzrostem odpowiedzi cytokinowej IFN-c związanej z antygenem Th1 przez limfocyty płucne. Badanie to potwierdza skuteczność technologii opartej na NP jako nieinwazyjnego i ukierunkowanego podejścia do immunizacji nosowo-płucnej przeciwko infekcjom płucnym.
Protokół ultradźwiękowego przygotowania nanocząstek
liza ultradźwiękowa
1×106 nanocząstki zawierające zabite termicznie Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) poddano lizie za pomocą sonikacji w 200 µl soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (PBS), a 70 mg kwasu polimlekowego-co-glikolowego (PLGA) rozpuszczono w 1 ml octanu etylu. Te dwa roztwory zmieszano i worteksowano z maksymalną prędkością przez 1 minutę w celu utworzenia pierwotnej emulsji typu woda w oleju.
hermetyzacja ultradźwiękowa
Metoda podwójnej emulsji: Emulsja pierwotna została następnie zmieszana z 3 ml 1% roztworu alkoholu poliwinylowego (PVA). Roztwór ten poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu procesora ultradźwiękowego UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Niemcy) przy 40% amplitudzie przez 2 minuty w trybie ciągłym (cykl 100%), w czystej szklanej fiolce zanurzonej w lodzie w celu rozproszenia ciepła, w celu przygotowania HKSP kapsułkującego nanocząstki PLGA. Roztwór dalej rozcieńczono do 20 ml autoklawowaną wodą (sterylizowaną filtrem 0,22 µ) i mieszano przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej pod łagodną próżnią w celu odparowania octanu etylu. Następnie roztwór odwirowano w celu zebrania NPs, a proces ten powtórzono dwukrotnie w celu usunięcia nadmiaru PVA. Osad nanocząstek zawieszono ponownie w 500 µl autoklawowanej wody i liofilizowano. Gotowe nanocząstki przechowywano w temperaturze -20°C do czasu dalszego użycia.
Wielkość cząstek zabitych termicznie Streptococcus pneumoniae-otoczkowane nanocząstki PLGA. Rozmiar cząstek wodnej zawiesiny nanocząstek mierzony metodą dynamicznego rozpraszania światła pokazuje średni rozmiar i gaussowski rozkład cząstek w partii.
Źródło: Mott i in: Donosowe podanie szczepionki opartej na nanocząsteczkach zwiększa ochronę przed S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Homogenizator ultradźwiękowy UIP2000hdT (2kW) z reaktorem wsadowym z ciągłym mieszaniem
Procesory ultradźwiękowe do preparatów farmaceutycznych
Firma Hielscher Ultrasonic posiada wieloletnie doświadczenie w projektowaniu, produkcji, dystrybucji i serwisie wysokowydajnych homogenizatorów ultradźwiękowych dla przemysłu farmaceutycznego i spożywczego.
Przygotowanie wysokiej jakości liposomów, stałych nanocząstek lipidowych, nanocząstek polimerowych i kompleksów cyklodekstrynowych to procesy, w których systemy ultradźwiękowe Hielscher są stosowane z wysoką niezawodnością i najwyższą jakością wyjściową. Ultradźwięki Hielscher pozwalają na precyzyjną kontrolę wszystkich parametrów procesu, takich jak amplituda, temperatura, ciśnienie i energia sonikacji. Inteligentne oprogramowanie automatycznie zapisuje wszystkie parametry sonikacji (czas, datę, amplitudę, energię netto, energię całkowitą, temperaturę, ciśnienie) na wbudowanej karcie SD.
- Wysokowydajna emulgacja
- Dokładna kontrola nad wielkością cząstek i obciążeniem
- Wysoka zawartość substancji aktywnych
- Dokładna kontrola nad parametrami procesu
- Szybki proces
- Nietermiczna, precyzyjna kontrola temperatury
- liniowa skalowalność
- odtwarzalność
- Standaryzacja procesów / GMP
- Autoklawowalne sondy i reaktory
- CIP / SIP
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Wysokiej mocy homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilot i Przemysł skala.
Literatura/Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
nanostrukturalne nośniki leków
Nano-nośniki leków, takie jak nano-emulsje, liposomy, nanocząstki stało-lipidowe, nanocząstki polimerowe i nano-strukturalne nośniki lipidowe są stosowane do formułowania farmaceutyków o ulepszonych funkcjach, takich jak lepsza biodostępność, zwiększona biokompatybilność, ukierunkowane dostarczanie, korzystny okres półtrwania we krwi i bardzo niska toksyczność lub brak toksyczności dla zdrowych tkanek. Ultradźwięki są wysoce skuteczną techniką formułowania różnych form nanoterapeutyków. Dowiedz się więcej o zastosowaniach ultradźwięków w produkcji farmaceutycznej!
liposomy
Liposom jest sferycznie ukształtowanym pęcherzykiem posiadającym co najmniej jedną dwuwarstwę lipidową, która zamyka w sobie rdzeń substancji hydrofobowych. Zarówno rozmiar, jak i charakter hydrofobowy i hydrofilowy sprawiają, że liposomy stają się silnymi systemami dostarczania leków, np. liposomalną witaminą C. Na właściwości liposomów istotny wpływ ma skład lipidów, ładunek powierzchniowy, rozmiar i technika przygotowania. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowym przygotowaniu liposomów!
nanoemulsje
Nanoemulsje lub emulsje submikronowe to emulsje o wielkości kropli między 20-200 nm i wąskim rozkładzie kropli. Nanocząsteczki mają wiele zalet w przypadku podawania doustnego, a także miejscowego / przezskórnego dostarczania substancji farmaceutycznych i bioaktywnych, np. nanoemulsji CBD. Nanocząsteczki o zdolności do skutecznego rozpuszczania leków lipofilowych, a także zwiększona szybkość wchłaniania sprawiają, że nanoemulsje są często stosowaną formą podawania o wysokiej biodostępności. Preparaty nanoemulsyjne mogą być również stosowane do przedłużonego uwalniania leków lipofilowych lub hydrofilowych.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowej produkcji nanoemulsji!
nanocząstki stałe-lipidowe
Stała nanocząstka lipidowa (SLN) to kulista nanocząstka o średniej średnicy od 10 do 1000 nanometrów. Stałe nanocząstki lipidowe mają stałą matrycę lipidową, w której cząsteczki lipofilowe (substancje czynne) mogą być rozpuszczane, dzięki czemu nanocząstka działa jako nośnik leku. Rdzeń lipidowy jest stabilizowany przez środek emulgujący lub środek powierzchniowo czynny. Dzięki zastosowaniom do podawania pozajelitowego i doustnego, a także do dostarczania leków do oczu, płuc i miejscowo, nanocząstki stało-lipidowe są wykorzystywane do zwiększenia skuteczności leczenia i zmniejszenia ogólnoustrojowych skutków ubocznych.
Dowiedz się więcej o wspomaganej ultradźwiękami syntezie nanocząstek stałych lipidów!
Nanostrukturalne nośniki lipidowe
Podobnie jak stałe nanocząstki lipidowe (SLN), nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) są inną formą nanocząstek na bazie lipidów. Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) to zmodyfikowane stałe nanocząstki lipidowe składające się z mieszanki stałych i ciekłych lipidów, oferujące lepszą stabilność i zdolność do ładowania.
Nanostrukturalne nośniki lipidowe mogą być przygotowywane metodą emulsji ultradźwiękowej.
Kryształy w rozmiarze nano
Ultradźwiękowa krystalizacja i wytrącanie jest bardzo skutecznym sposobem kapsułkowania substancji o słabej rozpuszczalności w wodzie do powlekanego kryształu. Zheng et al. (2020) donoszą o ultradźwiękowej enkapsulacji kurkuminy, bioaktywnego związku o wielu korzyściach zdrowotnych, ale słabej biodostępności ze względu na niską rozpuszczalność w wodzie. Zespół badawczy opracował polielektrolitową formację nanopowłoki warstwa po warstwie (LbL) w celu enkapsulacji cząsteczek kurkuminy. Stwierdzają oni, że "[u]różniając się od powszechnie stosowanych metod emulsyjnych, nasza wspomagana ultradźwiękami enkapsulacja LbL może osiągnąć nanocząstki o znacznie mniejszych rozmiarach. W przypadku kurkuminy uzyskaliśmy krystaliczne nanocząstki o średniej wielkości 80 nm i potencjale ξ +30 mV lub -50 mV, co zapewniło stabilność tych nanokoloidów przez miesiące (przechowywane w nasyconym roztworze leku). Utworzenie powłok z dwoma dwuwarstwami biokompatybilnych polielektrolitów pozwoliło na powolne uwalnianie leku w ciągu około 20 godzin."
Protokół zarodkowania kurkuminy: Proszek kurkuminy rozpuszczono w 60% roztworze etanolu / wody. Po całkowitym rozpuszczeniu kurkuminy dodano wodne polikationy, poli(chlorowodorek alliloaminy), PAH lub biodegradowalny siarczan protominy (PS). Następnie roztwór poddano działaniu ultradźwięków za pomocą UIP1000, mocnego ultradźwiękowca o mocy 1 kW firmy Hielscher Ultrasonic, o mocy 100 watów na ml roztworu. Podczas ultradźwięków do roztworu powoli dodawano wodę. Ze względu na dodaną wodę, rozpuszczalnik staje się bardziej polarny, co zmniejsza rozpuszczalność kurkuminy. Gdy stężenie równowagi przekracza próg rozpuszczalności, uzyskuje się przesycenie kurkuminy i rozpoczyna się zarodkowanie kryształów. Pod wpływem ultradźwięków o dużej mocy wzrost cząstek leku zostaje zatrzymany na początkowych etapach.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowym wytrącaniu i krystalizacji nanokryształów!