Vacina intranasal nanoencapsulada contra S. Pneumoniae com ultrassons
Vantagem das vacinas contra S. pneumoniae encapsuladas em nanopartículas
Mott et al. (2013) determinaram a eficácia da administração intranasal de uma formulação vacinal de nanopartículas de ácido poli(láctico-co-glicólico) de 234 ± 87,5nm no estabelecimento de proteção contra a infeção respiratória pneumocócica experimental. As nanopartículas que encapsulavam Streptococcus pneumoniae inativado pelo calor (NP-HKSP) permaneceram nos pulmões 11 dias após a administração nasal, em comparação com as NP vazias. A imunização com NP-HKSP produziu uma resistência significativa à infeção por S. pneumoniae em comparação com a administração de HKSP isoladamente. O aumento da proteção correlacionou-se com um aumento significativo da resposta da citocina IFN-c associada a Th1 e específica do antigénio por parte dos linfócitos pulmonares. Este estudo estabelece a eficácia da tecnologia baseada em NP como uma abordagem não invasiva e direcionada para a imunização nasopulmonar contra infeções pulmonares.
Protocolo de preparação ultrassónica de nanopartículas
Lise ultrassónica
1×106 nanopartículas que encapsulavam Streptococcus pneumoniae inativado pelo calor (NP-HKSP) foram lisadas por sonicação em 200µl de solução salina tamponada com fosfato (PBS), e 70 mg de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) foram dissolvidos em 1 ml de acetato de etilo. Estas duas soluções foram misturadas e agitadas em vórtex à velocidade máxima durante 1 min para formar uma emulsão primária de água em óleo.
Encapsulação ultrassónica
Método de dupla emulsão: a emulsão primária foi depois misturada com 3 ml de solução de álcool polivinílico (PVA) a 1 %. Esta solução foi submetida a sonicação utilizando um processador ultrassónico UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemanha) a 40 % de amplitude durante 2 min em modo contínuo (ciclo de 100%), num frasco de vidro limpo imerso em gelo para dissipação do calor, para preparar nanopartículas de PLGA que encapsulam HKSP. A solução foi depois diluída até 20ml com água autoclavada (esterilizada por filtração de 0,22µ) e agitada durante 1 h à temperatura ambiente sob vácuo ligeiro para evaporar o acetato de etilo. A solução foi então centrifugada para recolher as NP, e este processo foi repetido duas vezes para remover o excesso de PVA. O sedimento de nanopartículas foi ressuspenso em 500µl de água autoclavada e liofilizado. As nanopartículas finais foram armazenadas a -20°C até à sua utilização posterior.
Dimensão das partículas de nanopartículas de PLGA que encapsulam Streptococcus pneumoniae inativado pelo calor. A dimensão das partículas de uma suspensão aquosa de nanopartículas, medida por dispersão dinâmica da luz, mostra a dimensão média e a distribuição gaussiana das partículas no lote.
Fonte: Mott et al.: A administração intranasal de uma vacina à base de nanopartículas aumenta a proteção contra S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Homogeneizador ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo continuamente agitado
Processadores ultrassónicos para formulações farmacêuticas
A Hielscher Ultrasonic tem uma longa experiência na conceção, no fabrico, na distribuição e na assistência técnica de homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho para a indústria farmacêutica e alimentar.
A preparação de lipossomas de elevada qualidade, nanopartículas lipídicas sólidas, nanopartículas poliméricas e complexos de ciclodextrina são processos em que os sistemas ultrassónicos Hielscher são utilizados com elevada fiabilidade e resultados de qualidade superior. Os sonicadores Hielscher permitem um controlo preciso de todos os parâmetros do processo, como a amplitude, a temperatura, a pressão e a energia de sonicação. O software inteligente regista automaticamente todos os parâmetros de sonicação (hora, data, amplitude, energia líquida, energia total, temperatura, pressão) no cartão SD integrado.
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- Controlo exato da dimensão das partículas e da carga
- Elevada carga de substâncias ativas
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- Processo rápido
- Não térmico, controlo preciso da temperatura
- Escalabilidade linear
- Reprodutibilidade
- Normalização do processo / GMP
- Sondas e reatores autoclaváveis
- CIP / SIP
A tabela abaixo dá uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:
| 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 |
| não aplicável | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| não aplicável | superior | conjunto de UIP16000 |
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Homogeneizadores ultrassónicos de elevada potência, desde a escala de laboratório até à escala piloto e à escala industrial .
Bibliografia/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.
Informações úteis
Transportadores de fármacos nanoestruturados
Os transportadores de fármacos de dimensão nanométrica, como nanoemulsões, lipossomas, nanopartículas lipídicas sólidas, nanopartículas poliméricas e transportadores lipídicos nanoestruturados, são utilizados para formular produtos farmacêuticos com funcionalidades melhoradas, como maior biodisponibilidade, maior biocompatibilidade, administração direcionada, semivida sanguínea favorável e toxicidade muito baixa ou inexistente para os tecidos saudáveis. A sonicação é uma técnica altamente eficiente para formular várias formas de nanoterapêuticos. Leia mais sobre as aplicações ultrassónicas 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 a dimensão como o caráter hidrofóbico e hidrofílico tornam os lipossomas sistemas potentes de administração de fármacos, por exemplo, vitamina C lipossomal. As características dos lipossomas são substancialmente influenciadas pela composição lipídica, pela carga superficial, pela dimensão e pela técnica de preparação. Clique aqui para saber mais sobre a preparação ultrassónica de lipossomas!
Nanoemulsões
As nanoemulsões ou emulsões submicrométricas são emulsões com uma dimensão de gotícula entre 20–200nm e uma distribuição estreita das dimensões das gotículas. As gotículas de dimensão nanométrica oferecem várias vantagens para a administração oral, bem como para a administração tópica / transdérmica de substâncias farmacêuticas e bioativas, por exemplo, nanoemulsões de CBD. A capacidade das gotículas de dimensão nanométrica para dissolver eficientemente fármacos lipofílicos, juntamente com a taxa de absorção aumentada, faz das nanoemulsões uma forma de administração frequentemente utilizada para obter uma elevada biodisponibilidade. As formulações nanoemulsionadas também podem ser utilizadas para uma libertação prolongada de fármacos lipofílicos ou hidrofílicos.
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Nanopartículas lipídicas sólidas
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 central lipídica sólida na qual podem ser solubilizadas moléculas lipofílicas (substâncias ativas), de modo que a nanopartícula atua como transportador de fármacos. O núcleo lipídico é estabilizado por um agente emulsionante ou tensioativo. Com aplicações na administração parentérica e oral, bem como na administração ocular, pulmonar e tópica de fármacos, as nanopartículas lipídicas sólidas são utilizadas para aumentar a eficácia do tratamento e reduzir os efeitos secundários sistémicos.
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Transportadores lipídicos nanoestruturados
Tal como as nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs), os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLCs) são outra forma de nanopartículas à base de lípidos. Os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC) são nanopartículas lipídicas sólidas modificadas que consistem numa mistura de lípidos sólidos e líquidos e oferecem maior estabilidade e capacidade de carga.
Os transportadores lipídicos nanoestruturados podem ser preparados pelo método de emulsificação ultrassónica.
Cristais de dimensão nanométrica
A cristalização e a precipitação ultrassónicas são uma forma altamente eficaz de encapsular substâncias com baixa solubilidade em água num cristal revestido. Zheng et al. (2020) descrevem a encapsulação ultrassónica de curcumina, um composto bioativo com muitos benefícios para a saúde, mas com baixa biodisponibilidade devido à sua baixa solubilidade em água. A equipa de investigação desenvolveu um processo de formação de nanocamadas de polieletrólitos camada a camada (LbL) para encapsular as moléculas de curcumina. Afirmam que “[u]ao contrário dos métodos de emulsificação habitualmente utilizados, a nossa encapsulação LbL assistida por ultrassons pode obter nanopartículas de dimensões muito menores. Para a curcumina, obtivemos nanopartículas cristalinas com uma dimensão média de 80 nm e um potencial ξ de +30 mV ou -50 mV, o que assegurou a estabilidade destes nanocoloides durante meses (mantidos numa solução saturada do fármaco). A formação de revestimentos com duas bicamadas de polieletrólitos biocompatíveis permitiu a libertação lenta do fármaco durante cerca de 20 horas.”
O protocolo de nucleação da curcumina: o pó de curcumina foi dissolvido numa solução de etanol / água a 60 %. Após a dissolução completa da curcumina, foram adicionados policatiões em solução aquosa, poli(cloridrato de alilamina), PAH, ou sulfato de protomina biodegradável, (PS). Em seguida, a solução foi submetida a sonicação com um UIP1000, um potente sonicador de 1kW da Hielscher Ultrasonic, a 100watts por mL de solução. Durante a sonicação, adicionou-se lentamente água 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, obtém-se uma supersaturação de curcumina e inicia-se a nucleação dos cristais. Sob sonicação de elevada potência, o crescimento das partículas do fármaco é interrompido nas fases iniciais.
Leia mais sobre a precipitação e a cristalização ultrassónicas de nanocristais!