Ultradźwiękowa formuła Nanostrukturalnych Nośników Narkotyków Lipidowych

Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) są zaawansowaną formą nanometrycznych systemów podawania leków z rdzeniem lipidowym i rozpuszczalną w wodzie powłoką. Nanostrukturalne nośniki lipidowe mają wysoką stabilność, chronią aktywne biocząsteczki przed degradacją i zapewniają trwałe uwalnianie leków. Ultrasonizacja jest niezawodną, wydajną i prostą techniką produkcji obciążonych nanostrukturalnych nośników lipidowych.

Ultradźwiękowe przygotowanie Nanostrukturalnych Nośników Lipidów

Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) zawierają stałe lipidy, płynne lipidy i substancje powierzchniowo czynne w środowisku wodnym, co daje im dobrą rozpuszczalność i biodostępność. Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) są szeroko stosowane do tworzenia stabilnych systemów nośników leków o wysokiej biodostępności i trwałym uwalnianiu leków. NLC mają szeroki zakres zastosowań, od podawania doustnego do pozajelitowego, w tym do podawania miejscowego/przezskórnego, okulistycznego (ocznego) i płucnego.
Ultradźwiękowa dyspersja i emulsyfikacja to niezawodna i skuteczna technika przygotowania nanostrukturalnych nośników lipidowych obciążonych aktywnymi związkami. Główną zaletą ultradźwiękowego preparatu NLC jest to, że nie wymaga on rozpuszczalnika organicznego, dużych ilości środków powierzchniowo czynnych ani dodatków. Ultradźwiękowa receptura NLC jest stosunkowo prostą metodą, ponieważ do roztworu środka powierzchniowo czynnego dodawany jest topiący się lipid, a następnie sonikowany.

Przykładowe protokoły dla Nanostrukturalnych Nośników Lipidowych z Ultrasonicznym Obciążeniem

Dexametazon załadowany NLC przez Sonication
W badaniu ultrasonograficznym przygotowano nietoksyczny, potencjalny okulistyczny układ NLC, co pozwoliło na uzyskanie wąskiego rozkładu wielkości, wysokiej skuteczności uwięzienia deksametazonu i poprawy penetracji. Układy NLC przygotowano metodą ultradźwiękową przy użyciu Hielscher UP200S ultradźwiękomierz i Compritol 888 ATO, Miglyol 812N i Cremophor RH60 jako komponenty.
Stały lipid, płynny lipid i środek powierzchniowo czynny zostały stopione za pomocą podgrzewającego mieszadła magnetycznego w temperaturze 85ºC. Następnie do stopionej mieszaniny lipidowej dodano deksametazon, który został rozproszony. Czystą wodę podgrzano w temperaturze 85ºC, a dwie fazy poddano sondowaniu (przy 70% amplitudzie przez 10 min) za pomocą Hielscher UP200S homogenizator ultradźwiękowy. System NLC został schłodzony w łaźni lodowej.
Przygotowane ultradźwiękowo NLC wykazują wąski rozkład wielkości, wysoką skuteczność uwięzienia DXM i lepszą penetrację.
Badacze zalecają stosowanie niskiego stężenia środka powierzchniowo czynnego i niskiego stężenia lipidów (np. 2,5% dla środka powierzchniowo czynnego i 10% dla lipidów ogółem), ponieważ wówczas krytyczne parametry stabilności (Z_ave, ZP, PDI) i ładowność leku (EE%) są odpowiednie, podczas gdy stężenie emulgatora może pozostać na niskim poziomie.
(por. Kiss et al. 2019)

Retinyl Palmitate-loaded NLCs via Sonication
Retinoid jest szeroko stosowanym składnikiem w dermatologicznej terapii zmarszczek. Retinol i palmitynian retinylu to dwa związki z grupy retynoidów, które mają zdolność indukowania grubości naskórka i są skuteczne jako środek przeciwzmarszczkowy.
Receptura NLC została przygotowana przy użyciu metody ultrasonografii. Preparat zawierał 7,2% palmitynianu cetylu, 4,8% kwasu oleinowego, 10% Tween 80, 10% gliceryny oraz 2% palmitynianu retinylu. W celu uzyskania NLC naładowanych palmitynianem retinylu podjęto następujące kroki: Mieszanina stopionych lipidów zostaje zmieszana z substancją powierzchniowo czynną, koaktaktantem, gliceryną i wodą dejonizowaną w temperaturze 60-70°C. Mieszanka ta jest mieszana z mieszadłem o wysokiej temperaturze 9800rpm przez 5 minut. Po utworzeniu wstępnej emulsji, jest ona natychmiast sonikowana za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego typu sondy przez 2 min. Następnie otrzymany NLC przechowywano w temperaturze pokojowej przez 24 h. Emulsja była przechowywana w temperaturze pokojowej przez 24 h i mierzono wielkość nanocząstek. Wzór NLC wykazywał rozmiary cząstek w zakresie 200-300nm. Otrzymany NLC ma bladożółty wygląd, wielkość kuli 258±15,85 nm, a wskaźnik polidyspersyjności 0,31±0,09. Poniższy obraz TEM przedstawia ultrasonograficznie przygotowane, obciążone palmitynianem retinylu NLC.
(por. Pamudji i in. 2015)

Zingiber zerumbet-loaded NLCs via Sonication
Nanostrukturalne nośniki lipidowe składają się z mieszaniny fazy stałej-lipidowej, płynno-lipidowej i powierzchniowo czynnej. Są to doskonałe systemy podawania leków do podawania substancji bioaktywnych o słabej rozpuszczalności w wodzie oraz do znacznego zwiększenia ich biodostępności.
Podjęto następujące kroki w celu sformułowania Zingiber zerumbet-loaded NLCs. Wymieszano i stopiono w temperaturze 50°C 1% stałego lipidu, tj. monostearynianu glicerolu, oraz 4% płynnego lipidu, tj. dziewiczego oleju kokosowego, w celu uzyskania jednorodnej, klarownej fazy lipidowej. Następnie do fazy lipidowej dodawany był 1% olej zerumbetowy Zingibera, a temperatura utrzymywana była stale 10°C powyżej temperatury topnienia monostearynianu glicerylu. Do przygotowania fazy wodnej zmieszano wodę destylowaną, Tween 80 i lecytynę sojową w odpowiednich proporcjach. Mieszaninę wodną natychmiast dodawano do mieszaniny lipidowej w celu utworzenia mieszaniny wstępnej emulsji. Wstępna emulsja została następnie zhomogenizowana za pomocą homogenizatora o wysokim stopniu rozdrobnienia przy 11.000 obr/min przez 1 minutę. Następnie wstępna emulsja była sonikowana przy użyciu sondy ultradźwiękowej o amplitudzie 50% przez 20 minut. Ostatecznie dyspersja NLC została schłodzona w lodowej łaźni wodnej do temperatury pokojowej (25±1°C) w celu ugaszenia zawiesiny w zimnej łaźni, aby zapobiec agregacji cząstek. Dyspersję NLC przechowywano w temperaturze 4°C.
Zingiber zerumbet-loaded NLCs wykazują wielkość nanometru 80,47±1,33, stabilny wskaźnik polidyspersyjności 0,188±2,72 i ładunek potencjalny zeta -38,9±2,11. Sprawność enkapsulacji wskazuje na zdolność nośnika lipidowego do enkapsulacji oleju zerumbetowego Zingibera na poziomie ponad 80% sprawności.
(por. Rosli i in. 2015)

Valsaratan-loaded NLCs via Sonication
Valsaratan jest środkiem blokującym receptor angiotensyny II, stosowanym w leku przeciwnadciśnieniowym. Valsaratan ma niską biodostępność wynoszącą ok. 23% tylko z powodu słabej rozpuszczalności w wodzie. Zastosowanie ultradźwiękowej metody emulgowania metodą topnienia pozwoliło na otrzymanie Valsaratanu obciążonego NLC o znacznie poprawionej biodostępności.
Po prostu, olejowy roztwór Val został zmieszany z pewną ilością stopionego materiału lipidowego w temperaturze 10°C powyżej temperatury topnienia lipidów. Wodny roztwór środka powierzchniowo czynnego został przygotowany przez rozpuszczenie pewnych mas Tween 80 i deoksycholanu sodu. Roztwór środka powierzchniowo czynnego był następnie podgrzewany do tego samego stopnia temperatury i mieszany z oleistym roztworem leku lipidowego za pomocą sondy przez 3 min. w celu utworzenia emulsji. Następnie utworzoną emulsję rozpraszano w schłodzonej wodzie za pomocą mieszadła magnetycznego przez 10 min. Powstały NLC rozdzielano przez wirowanie. Próbki z supernatantu pobierano i analizowano pod kątem stężenia Val, stosując zwalidowaną metodę HPLC.
Metoda ultradźwiękowej emulsyfikacji stopów ma wiele zalet, w tym prostotę przy minimalnym stresie i brak toksycznych rozpuszczalników organicznych. Maksymalna osiągnięta skuteczność uwięzienia wyniosła 75,04%.
(por. Albekery et al. 2017)

Inne związki aktywne, takie jak paklitaksel, klotrimazol, domperydon, puerarin i meloksykam, zostały również z powodzeniem włączone do nanocząstek ciał stałych i nanostrukturalnych nośników lipidowych przy użyciu technik ultradźwiękowych. (por. Bahari i Hamishehkar 2016)

Ultrasonizacja jako metoda preparacji nanonośników lipidowych (NLCs) może być stosowana jako technika homogenizacji na zimno lub na ciepło. W wyniku homogenizacji ultradźwiękowej uzyskuje się wąski rozkład wielkości cząstek, co poprawia stabilność i właściwości magazynowania NLCs.

Ultrasoniczna homogenizacja na zimno

W przypadku zastosowania techniki homogenizacji na zimno do przygotowania nanostrukturalnych nośników lipidowych, cząsteczki farmakologicznie czynne, czyli lek, są rozpuszczane w lipidach, a następnie szybko schładzane za pomocą ciekłego azotu lub suchego lodu. Podczas chłodzenia lipidy ulegają zestaleniu. Stała masa lipidowa jest następnie zmielona do wielkości nanocząsteczek. Nanocząsteczki lipidów są rozproszone w zimnym roztworze środka powierzchniowo czynnego, dając zimną zawiesinę wstępną. Na koniec, zawiesina ta jest sonikowana, często za pomocą ultradźwiękowego reaktora przepływowego, w temperaturze pokojowej.
Ponieważ substancje te są podgrzewane tylko raz w pierwszym etapie, ultradźwiękowa homogenizacja na zimno jest stosowana głównie do opracowywania leków wrażliwych na ciepło. Ponieważ wiele bioaktywnych molekuł i związków farmaceutycznych jest podatnych na degradację termiczną, ultradźwiękowa homogenizacja na zimno jest szeroko stosowana. Kolejną zaletą techniki homogenizacji na zimno jest unikanie fazy wodnej, co ułatwia hermetyzację cząsteczek hydrofilowych, które w przeciwnym razie podczas homogenizacji na gorąco mogłyby się oddzielić od fazy ciekłej lipidowej do fazy wodnej.

Ultrasoniczna homogenizacja na gorąco

Kiedy sonikacja jest stosowana jako technika homogenizacji na gorąco, stopione lipidy i aktywny związek (tzn. farmakologicznie aktywny składnik) są rozproszone w gorącym środku powierzchniowo czynnym pod intensywnym mieszaniem w celu uzyskania wstępnej emulsji. Dla procesu homogenizacji na gorąco ważne jest, aby oba roztwory, zawiesina lipidowa/lekowa i środek powierzchniowo czynny zostały podgrzane do tej samej temperatury (ok. 5-10°C powyżej temperatury topnienia stałego lipidu). W drugim etapie, wstępna emulsja jest następnie poddawana wysokowydajnej sonicyzacji przy jednoczesnym utrzymaniu temperatury.

Wysokowydajne ultrasonografy do nanostrukturalnych nośników lipidów

Wydajne systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w farmaceutyce R&D i produkcji do produkcji wysokiej jakości nanonośników leków, takich jak stałe nanocząsteczki lipidowe (SLNs), nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLCs), nanoemulsje i nanokapsułki. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, firma Hielscher dostarcza ultrasonografy od kompaktowych, ale wydajnych ręcznych homogenizatorów laboratoryjnych i stacjonarnych ultrasonografów do w pełni przemysłowych systemów ultradźwiękowych do produkcji dużych ilości preparatów farmaceutycznych. Dostępny jest szeroki asortyment ultradźwiękowych sonotrod i reaktorów, aby zapewnić optymalne ustawienie dla produkcji nanostrukturalnych nośników lipidowych (NLC). Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 w ciężkich warunkach i w wymagających środowiskach.
W celu umożliwienia naszym klientom realizacji Dobrych Praktyk Wytwarzania (GMP) i ustanowienia standardowych procesów, wszystkie cyfrowe ultrasonografy są wyposażone w inteligentne oprogramowanie do precyzyjnego ustawiania parametrów sonicznych, ciągłej kontroli procesu i automatycznego zapisu wszystkich ważnych parametrów procesowych na wbudowanej karcie SD. Wysoka jakość produktu zależy od kontroli procesu i stale wysokich standardów przetwarzania. Ultradźwięki firmy Hielscher pomogą Państwu monitorować i standaryzować proces!

Hielscher Ultrasonics’ przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo duże amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością wykorzystywane w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud, dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: