Os portadores lipídicos nanoestrutura (NLCs) são uma forma avançada de sistemas de entrega de drogas nano-tamanho com um núcleo lipídico e uma casca solúvel em água. Os NLCs têm uma alta estabilidade, protegem as biomoléculas ativas contra a degradação e oferecem liberação sustentada de medicamentos. Ultrassônico é uma técnica confiável, eficiente e simples para produzir portadores de lipídios nanoestruturados carregados.

Preparação ultrassônica de portadores lipídicos nanoestruturados

Os portadores lipídicos nanoestruturais (NLCs) contêm lipídios sólidos, lipídios líquidos e surfactantes em um meio aquoso, o que lhes confere boas características de solubilidade e biodisponibilidade. Os NLCs são amplamente utilizados para formular sistemas estáveis de portadores de drogas com alta biodisponibilidade e liberação sustentada de medicamentos. Os NLCs possuem uma ampla gama de aplicações que vão desde a administração oral até a parenteral, incluindo administração tópica/transdérmica, oftalmológica (ocular) e pulmonar.
Dispersão ultrassônica e emulsificação é uma técnica confiável e eficiente para preparar portadores lipídicos nanoestruturados carregados com compostos ativos. A preparação ultrassônica de NLC tem a maior vantagem de não exigir um solvente orgânico, grandes quantidades de compostos surfactantes ou aditivos. A formulação ultrassônica de NLC é um método relativamente simples, pois o lipídio de fusão é adicionado à solução de surfactante e, em seguida, sônico.

Protocolos exemplares para carregadores lipídicos de nanoestrutura ultrassonicamente carregados

NLCs carregados de dexametasona via Sonication
Um sistema oftalmológico potencial não tóxico foi preparado sob ultrassonização, o que resultou em uma distribuição de tamanho estreito, alta eficácia de desexamethasona e melhor penetração. Os sistemas NLC foram ultrasonicamente preparados usando um Hielscher UP200S ultrassônico e Compritol 888 ATO, Miglyol 812N e Cremophor RH60 como componentes.
O lipídio sólido, lipídio líquido e surfactante foram derretidos usando um agitador magnético de aquecimento a 85ºC. Em seguida, a dexametasona foi adicionada à mistura lipídica derretida e dispersada. A água pura foi aquecida a 85ºC e as duas fases foram sônicas (com 70% de amplitude por 10 min) com o Hielscher UP200S homogeneizador ultrassônico. O sistema NLC foi resfriado em um banho de gelo.
Os NLCs ultrasonicamente preparados exibem uma distribuição de tamanho estreito, alta eficácia de armadilhas DXM e melhor penetração.
Os pesquisadores recomendam o uso de baixa concentração surfactante e baixa concentração lipídica (por exemplo, 2,5% para surfactante e 10% para lipídio total) porque, em seguida, os parâmetros críticos de estabilidade (Z_av., ZP, PDI) e capacidade de carregamento de medicamentos (EE%) são adequados enquanto a concentração do emulsificante pode permanecer em níveis baixos.
(cf. Kiss et al. 2019)

NLCs carregados de Palmitato retinyl via Sonication
O retinóide é um ingrediente amplamente utilizado em terapias dermatológicas de rugas. Retinol e palmitato retinyl são dois compostos do grupo retinóide que têm a capacidade de induzir a espessura da epiderme e eficaz como agente anti-rugas.
A formulação do NLC foi preparada utilizando-se o método de ultrassônica. A formulação continha 7,2% de palmitato de cetil, 4,8% de ácido oleico, 10% de Tween 80, 10% de glicerina e 2% de palmitato de retinyl. As seguintes etapas foram tomadas para produzir NLCs carregados de palmitato retinyl: A mistura de lipídios derretidos são misturados com o surfactante, co-surfactante, glicerina e água deionizada a 60-70°C. Esta mistura é agitada com uma batedeira de cisalhamento a 9800rpm por 5 min. Depois que a pré-emulsão se formou, esta pré-emulsão é imediatamente sônica usando um homogeneizador ultrassônico tipo sonda por 2 min. Em seguida, o NLC obtido foi mantido em temperatura ambiente por 24 horas. A emulsão foi armazenada à temperatura ambiente por 24 h e o tamanho da nanopartícula foi medido. A fórmula NLC mostrou tamanhos de partículas na faixa de 200-300nm. o NLC obtido tem uma aparência amarela pálida, um tamanho de glóbulo de 258±15,85 nm, e um índice de polidispersidade de 0,31±0,09. A imagem TEM abaixo mostra os NLCs carregados de palmitato resonicamente preparados ultrassonicamente.
(cf. Pamudji et al. 2015)

Zingiber zerumbet-loaded NLCs via Sonication
Os portadores de lipídios nanoestruturados consistem em uma mistura de lipídio sumid, líquido-lipídico e surfactante. São excelentes sistemas de entrega de medicamentos para administrar substâncias bioativas com pouca solubilidade de água e aumentar significativamente sua biodisponibilidade.
Foram empreendidas as seguintes etapas para formular NLCs carregadas de zerumbet zingiber. 1% lipídio sólido, ou seja. monosteatoto glicerinato, e lipídio líquido de 4%, ou seja, óleo de coco virgem, foram misturados e derretidos a 50°C, a fim de obter uma fase lipídica homogênea e clara. Posteriormente, 1% de óleo de zingiber zerumbet foi adicionado à fase lipídica, enquanto a temperatura foi mantida continuamente 10°C acima da temperatura de fusão do monosteato de glicerio. Para a preparação da fase aquosa, a água destilada, o Tween 80 e a lecitina de soja foram misturados na razão correta. A mistura aquosa foi imediatamente adicionada na mistura lipídica para formar uma mistura de pré-emulsão. A pré-emulsão foi então homogeneizada usando homogeneizador de cisalhamento a 11.000 rpm por 1 min. Posteriormente, a pré-emulsão foi sônica da utilizando um ultrassônico tipo sonda a 50% de amplitudes por 20 min, Finalmente, a dispersão de NLC foi resfriada em banho de água gelada à temperatura ambiente (25±1°C) a fim de saciar a suspensão no banho frio para evitar a agregação de partículas. Os NLCs foram armazenados a 4°C.
Os NLCs carregados por zerumbet zingiber apresentam um tamanho de nanômetro de 80,47±1,33, índice de polidispersidade estável de 0,188±2,72 e uma carga potencial zeta de -38,9±2,11. A eficiência do encapsulamento mostra a capacidade do portador lipídico de encapsular o óleo zingiber zerumbet com mais de 80% de eficiência.
(cf. Rosli et al. 2015)

NLCs carregados de Valsaratan via Sonication
Valsaratan é um bloqueador receptor angiotensin II usado em drogas anti-hipertensivas. Valsartan tem uma baixa biodisponibilidade de aproximadamente 23% apenas devido à sua baixa solubilidade de água. O uso do método de emulsificação de derretimento ultrassônico permitiu a preparação de NLCs carregados por Valsaratan com uma biodisponibilidade significativamente melhorada.
Simplesmente, a solução oléia de Val foi misturada com certa quantidade de um material lipídico derretido a uma temperatura de 10°C acima do ponto de fusão lipídico. Uma solução surfactante aquosa foi preparada dissolvendo certos pesos de Tween 80 e desoxicocholato de sódio. A solução surfactante foi aquecida ainda mais ao mesmo grau de temperatura e misturada com a solução de fármbato olímen olímpia por sonda-sonicação por 3 min. para formar uma emulsão. Em seguida, a emulsão formada foi dispersada em água resfriada por agitação magnética por 10 min. Os NLC formados foram separados por centrifugação. Amostras do sobrenadante foram colhidas e analisadas para a concentração de Val utilizando um método hplc validado.
O método de emulsificação de derretimento ultrassônico tem uma série de vantagens, incluindo a simplicidade com condição mínima de estresse e privado de solventes orgânicos tóxicos. A eficiência máxima alcançada foi de 75,04%
(cf. Albekery et al. 2017)

Outros compostos ativos como paclitaxel, clotrimazol, domperidona, puerarína e meloxicam também foram incorporados com sucesso em nanopartículas lipídicas sólidas e portadores de lipídios nanoestruturados usando técnicas ultrassônicas. (cf. Bahari e Hamishehkar 2016)

A ultrassonização como método de preparação para a formulação de portadores de nano lipídios (NLCs) pode ser usada como técnica de homogeneização fria ou quente. A homogeneização ultrassônica resulta em uma distribuição estreita do tamanho das partículas, o que melhora as propriedades de estabilidade e armazenamento dos NLCs.

Homogeneização a frio ultrassônico

Quando a técnica de homogeneização a frio é usada para preparar portadores de lipídios nanoestruturados, as moléculas farmacologicamente ativas, ou seja, drogas, são dissolvidas no derretimento lipídico e, em seguida, rapidamente resfriadas usando nitrogênio líquido ou gelo seco. Durante o resfriamento, os lipídios solidificam. A massa lipídica sólida é então do tamanho da nanopartícula moída. As nanopartículas lipídicas são dispersas em uma solução de surfactante a frio, produzindo uma pré-suspensão fria. Finalmente, esta suspensão é sônica, muitas vezes usando um reator de célula de fluxo ultrassônico, à temperatura ambiente.
Uma vez que as substâncias são aquecidas apenas uma vez na primeira etapa, a homogeneização a frio ultrassônica é usada principalmente para formular drogas sensíveis ao calor. Como muitas moléculas bioativas e compostos farmacêuticos são propensos à degradação do calor, a homogeneização a frio ultrassônica é uma aplicação amplamente utilizada. Outra vantagem da técnica de homogeneização a frio é a prevenção de uma fase aquosa, que facilita o encapsulamento de moléculas hidrofílicas, que poderiam de outra forma particionar da fase lipídica líquida para a fase da água durante a homogeneização quente.

Homogeneização quente ultrassônica

Quando a sonorização é usada como técnica de homogeneização quente, os lipídios derretidos e o composto ativo (ou seja, ingrediente farmacologicamente ativo) são dispersados em um surfactante quente sob intensa agitação para obter uma pré-emulsão. Para o processo de homogeneização a quente é importante que ambas as soluções, a suspensão lipídica/droga e o surfactante tenham sido aquecidos à mesma temperatura (aproximadamente 5-10°C acima do ponto de fusão do lipídio sólido). Na segunda etapa, a pré-emulsão é então tratada com sonorização de alto desempenho enquanto mantém a temperatura.

Ultrassônicos de alto desempenho para portadores de lipídios nanoestruturados

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A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators: