Vacina Intranasal Nano-Encapsulada contra S. Pneumoniae com Ultra-sons
Vantagens das vacinas contra a S. pneumoniae encapsuladas em nanopartículas
Mott et al. (2013) determinaram a eficácia da administração intranasal de uma construção de vacina de nanopartículas de ácido poli-lático-co-glicólico de 234 ± 87,5 nm no estabelecimento de proteção contra a infeção pneumocócica respiratória experimental. As nanopartículas que encapsulam Streptococcus pneumoniae morto pelo calor (NP-HKSP) foram retidas nos pulmões 11 dias após a administração nasal, em comparação com NP vazias. A imunização com NP-HKSP produziu uma resistência significativa contra S. pneumoniae em comparação com a administração de HKSP isoladamente. O aumento da proteção foi correlacionado com um aumento significativo da resposta da citocina IFN-c associada a Th1 específica do antigénio pelos linfócitos pulmonares. Este estudo estabelece a eficácia da tecnologia baseada em NP como uma abordagem não invasiva e direcionada para a imunização nasal-pulmonar contra infecções pulmonares.
Protocolo de preparação de nanopartículas por ultra-sons
Lise por ultra-sons
1×106 nanopartículas que encapsulam Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) foram lisados por ultra-sons em 200 µl de solução salina tamponada com fosfato (PBS), e 70 mg de ácido poli-lático-co-glicólico (PLGA) foram dissolvidos em 1 ml de acetato de etilo. Estas duas soluções foram misturadas e agitadas em vórtice à velocidade máxima durante 1 minuto para formar uma emulsão primária de água em óleo.
encapsulamento por ultra-sons
Método da dupla emulsão: A emulsão primária foi então misturada com 3 ml de solução de álcool polivinílico (PVA) a 1 %. Esta solução foi submetida a uma sonicação com um processador ultrassónico UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemanha) a 40% de amplitude durante 2 minutos em modo contínuo (ciclo de 100%), num frasco de vidro limpo imerso em gelo para dissipação do calor, para preparar nanopartículas de PLGA encapsuladas em HKSP. A solução foi ainda diluída para 20 ml com água autoclavada (filtro de 0,22 µ esterilizado) e agitada durante 1 h à temperatura ambiente sob vácuo suave para evaporar o acetato de etilo. A solução foi então centrifugada para recolher as NPs, tendo este processo sido repetido duas vezes para remover o excesso de PVA. O sedimento de nanopartículas foi ressuspenso em 500 µl de água autoclavada e liofilizado. As nanopartículas finais foram armazenadas a -20°C até nova utilização.
Tamanho das partículas de Streptococcus pneumoniae-nanopartículas de PLGA encapsuladas. O tamanho das partículas de uma suspensão aquosa de nanopartículas medido por dispersão dinâmica da luz mostra o tamanho médio e a distribuição gaussiana das partículas no lote.
Fonte: Mott et al: Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
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- Normalização de processos / BPF
- Sondas e reactores autoclaváveis
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O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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Literatura/Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
transportadores de medicamentos nano-estruturados
Os transportadores de fármacos de dimensão nanométrica, tais como nanoemulsões, lipossomas, nanopartículas sólido-lipídicas, nanopartículas poliméricas e transportadores lipídicos nanoestruturados, são utilizados para formular produtos farmacêuticos com funcionalidades melhoradas, tais como biodisponibilidade melhorada, maior biocompatibilidade, entrega direcionada, semi-vida sanguínea favorável e toxicidade muito baixa ou nula para os tecidos saudáveis. A ultra-sons é uma técnica altamente eficiente para formular várias formas de nanoterapêuticos. Leia mais sobre as aplicações ultra-sónicas na produção farmacêutica!
Lipossomas
Um lipossoma é uma vesícula de forma esférica com pelo menos uma bicamada lipídica, que encapsula o núcleo de substâncias hidrofóbicas. Tanto o tamanho como o carácter hidrofóbico e hidrofílico transformam os lipossomas em potentes sistemas de administração de medicamentos, por exemplo, vitamina C lipossomal. As caraterísticas dos lipossomas são substancialmente influenciadas pela composição lipídica, carga superficial, tamanho e técnica de preparação. Clique aqui para saber mais sobre a preparação ultra-sónica de lipossomas!
Nano-emulsões
As nanoemulsões ou emulsões submicrónicas são emulsões com um tamanho de gotícula entre 20-200nm e uma distribuição estreita de gotículas. As gotículas de tamanho nanométrico oferecem várias vantagens para a administração oral, bem como para a administração tópica/transdérmica de substâncias farmacêuticas e bioactivas, por exemplo, nanoemulsões de CBD. As gotículas de dimensão nanométrica, com a capacidade de dissolver eficazmente fármacos lipofílicos, bem como a taxa de absorção melhorada, fazem das nanoemulsões uma forma de administração frequentemente utilizada para uma biodisponibilidade elevada. As formulações nano-emulsionadas podem também ser utilizadas para uma libertação prolongada de fármacos lipofílicos ou hidrofílicos.
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Nanopartículas sólido-lipídicas
Uma nanopartícula lipídica sólida (SLN) é uma nanopartícula esférica com um diâmetro médio entre 10 e 1000 nanómetros. As nanopartículas lipídicas sólidas têm uma matriz lipídica sólida no núcleo, na qual as moléculas lipofílicas (substâncias activas) podem ser solubilizadas, de modo a que a nanopartícula actue como um transportador de fármacos. O núcleo lipídico é estabilizado por um agente emulsionante ou surfactante. Com aplicações para administração parentérica e oral, bem como para administração ocular, pulmonar e tópica de medicamentos, as nanopartículas lipídicas sólidas são utilizadas para aumentar a eficácia do tratamento e reduzir os efeitos secundários sistémicos.
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Transportadores lipídicos nano-estruturados
Tal como as nanopartículas lipídicas sólidas (SLN), os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC) são outra forma de nanopartículas à base de lípidos. Os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC) são nanopartículas lipídicas sólidas modificadas constituídas por uma mistura de lípidos sólidos e líquidos e oferecem uma melhor estabilidade e capacidade de carga.
Os transportadores lipídicos nano-estruturados podem ser preparados através do método de emulsão ultra-sónica.
Cristais nanométricos
A cristalização ultra-sônica e a precipitação é uma maneira altamente potente de encapsular substâncias com uma pobre solubilidade em água em um cristal revestido. Zheng et al. (2020) relatam o encapsulamento ultra-sônico da curcumina, um composto bioativo com muitos benefícios para a saúde, mas má biodisponibilidade devido à baixa solubilidade da água. A equipa de investigação desenvolveu uma formação de nanoshell de camada por camada (LbL) de polielectrólito para encapsular as moléculas de curcumina. Afirmam que "ao contrário dos métodos de emulsão habitualmente utilizados, o nosso encapsulamento LbL assistido por ultra-sons permite obter nanopartículas de dimensões muito mais pequenas. Para a curcumina, obtivemos nanopartículas cristalinas com um tamanho médio de 80 nm, e ξ-potencial de +30 mV ou -50 mV, o que garantiu a estabilidade desses nanocolóides por meses (mantidos em solução saturada de drogas). A formação de conchas com duas bicamadas de polielectrólitos biocompatíveis permitiu a libertação lenta do fármaco durante cerca de 20 horas."
Protocolo de nucleação da curcumina: A curcumina em pó foi dissolvida numa solução de etanol/água a 60 %. Após a dissolução completa da curcumina, foram adicionados policátions aquosos, poli (cloridrato de alilamina), PAH, ou sulfato de protomina biodegradável, (PS). Em seguida, a solução foi sonicada com um UIP1000, um ulötrasonicator poderoso 1kW de Hielscher Ultrasonic, a 100watts por mL de solução. Durante a ultra-sons, a água foi lentamente adicionada à solução. Devido à água adicionada, o solvente torna-se mais polar, o que reduz a solubilidade da curcumina. Quando a concentração de equilíbrio excede o limiar de solubilidade ra supersaturação de curcumina é obtido e nucleação de cristal começa. Sob ultra-sons de alta potência, o crescimento das partículas de droga é interrompido nas fases iniciais.
Leia mais sobre a precipitação ultra-sónica e a cristalização de nanocristais!