Tratamento de ultra-sons de Nanopartículas para Pharmaceuticals

Os sonicadores do tipo sonda desempenham um papel crucial na pesquisa e fabricação farmacêutica, fornecendo um meio poderoso e controlado de alcançar a redução do tamanho das partículas, a ruptura celular e a homogeneização. Os sonicadores utilizam ondas ultra-sônicas para gerar cavitação, resultando na formação e colapso de bolhas microscópicas. Esse fenômeno gera intensas forças de cisalhamento e ondas de choque, efetivamente quebrando partículas ou rompendo células.

Aqui estão alguns aspectos-chave do uso de sonicadores do tipo sonda em aplicações farmacêuticas:

  • Redução do tamanho das partículas: Sonda sonicators são empregados para reduzir o tamanho de partículas de ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) ou outros compostos. Um tamanho pequeno e uniforme de partículas é vital para aumentar a biodisponibilidade, as taxas de dissolução e a eficácia geral das formulações farmacêuticas.
  • Interrupção da célula: Na pesquisa biofarmacêutica, sonicadores de sonda são utilizados para ruptura celular para liberar componentes intracelulares. Isso é particularmente importante para a extração de proteínas, enzimas e outras biomoléculas de células microbianas ou células de mamíferos cultivadas.
  • Homogeneização: A homogeneização das formulações farmacêuticas é essencial para garantir a distribuição uniforme dos ingredientes. Os sonicadores de sonda ajudam a alcançar a homogeneidade, quebrando aglomerados e dispersando componentes uniformemente.
  • Nanoemulsão e Formação de Lipossomas: Sonication é usado para criar nanoemulsões estáveis e lipossomas em formulações farmacêuticas. Esses sistemas de liberação em nanoescala são empregados para liberação de fármacos para aumentar a solubilidade e biodisponibilidade.
  • Controle de Qualidade e Otimização de Processos: A sonicação é uma ferramenta valiosa para o controle de qualidade na fabricação farmacêutica. Ele ajuda na otimização de processos, garantindo uma distribuição consistente do tamanho das partículas e homogeneidade, contribuindo para a reprodutibilidade lote a lote.
  • Formulação e Desenvolvimento de Medicamentos: Durante a formulação e o desenvolvimento de medicamentos, sonicadores de sonda são utilizados para preparar suspensões, emulsões ou dispersões estáveis. Isso é fundamental para projetar produtos farmacêuticos com propriedades físicas e químicas desejadas.

Pedido de informação





Reator ultrasonicamente agitado para melhor síntese de peptídeos.

Reator ultrassonicamente agitado para síntese melhorada e acelerada. A imagem mostra o ultrasonicator UP200St em um reator de vidro agitado.

Nanomateriais em Pharmaceuticals

As tecnologias ultra-sônicas desempenham um papel fundamental na preparação, processamento e funcionalização de nanomateriais na pesquisa e fabricação farmacêutica. Os efeitos intensos do ultrassom de alta potência, incluindo cavitação acústica, contribuem para quebrar aglomerados, dispersar partículas e emulsionar nanogotículas. Os sonicadores de alto desempenho Hielscher fornecem uma solução confiável e eficiente para os padrões farmacêuticos, garantindo uma produção segura e facilitando o aumento de escala sem esforços adicionais de otimização.

processamento Nanomateriais

Os nanomateriais, particularmente as nanopartículas, revolucionaram a liberação de fármacos em produtos farmacêuticos, oferecendo um método comprovado para a administração de agentes ativos por via oral ou por injeção. Essa tecnologia aumenta a eficiência da dosagem e entrega de medicamentos, abrindo novos caminhos para tratamentos médicos. A capacidade de fornecer drogas, calor ou outras substâncias ativas diretamente a células específicas, particularmente células doentes, marca um avanço significativo.

Na terapia do câncer, drogas nanoformuladas têm demonstrado resultados promissores, aproveitando a vantagem de partículas nanométricas para entregar altas doses de drogas diretamente às células tumorais, maximizando os efeitos terapêuticos e minimizando os efeitos colaterais em outros órgãos. O tamanho em nanoescala permite que essas partículas atravessem paredes celulares e membranas, liberando agentes ativos precisamente nas células-alvo.

O processamento de nanomateriais, definido como partículas com dimensões inferiores a 100nm, apresenta desafios que exigem maiores esforços. A cavitação ultra-sônica emerge como uma tecnologia bem estabelecida para desaglomerar e dispersar nanomateriais. Os Nanotubos de Carbono (CNTs), especialmente os Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas (MWCNTs) e os Nanotubos de Carbono de Parede Única (SWCNTs), apresentam propriedades únicas, oferecendo um grande volume interno para encapsular moléculas de fármacos e superfícies distintas para funcionalização.
 

Sonochemically preparados nanotubos de carbono com paredes simples-(nanotubos de carbono / SWCNTs)

Produção sonoquímica de SWCNTs. A sílica em pó em uma solução de mistura ferroceno-xileno foi sonicada por 20 minutos à temperatura ambiente e sob pressão ambiente. A sonicação produz SWCNTS de alta pureza na superfície do pó de sílica. (Jeong et al. 2004)

 

Nanotubos de carbono funcionalizados (f-CNTs) desempenham um papel crucial no aumento da solubilidade, permitindo um direcionamento eficiente do tumor e evitando a citotoxicidade. Técnicas ultra-sônicas facilitam sua produção e funcionalização, como o método sonoquímico para SWCNTs de alta pureza. Além disso, os f-CNTs podem servir como sistemas de liberação de vacinas, ligando antígenos a nanotubos de carbono para induzir respostas específicas de anticorpos.
Nanopartículas cerâmicas derivadas de sílica, titânia ou alumina apresentam superfícies porosas, tornando-as carreadoras ideais de fármacos. A síntese ultra-sônica e a precipitação de nanopartículas, utilizando sonoquímica, fornecem uma abordagem de baixo para cima para a preparação de compostos nanométricos. O processo melhora a transferência de massa, resultando em menores tamanhos de partículas e maior uniformidade

Síntese de ultra-sons e a precipitação das nanopartículas

Ultrasonication desempenha um papel vital na funcionalização de nanopartículas. A técnica quebra eficientemente as camadas limite ao redor das partículas, permitindo que novos grupos funcionais atinjam a superfície das partículas. Por exemplo, a funcionalização ultra-sônica de nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) com fragmentos de PL-PEG interfere com a captação celular inespecífica, promovendo a captação celular específica para aplicações específicas.

homogeneizadores de ultra-sons para permitir uma dispersão eficaz, desaglomeração e mfunctionalization de materiais nano.

Hielscher laboratório sonicator UP50H para a sonicação de pequenos volumes, por exemplo dispersar NTCM.

Para obter nanopartículas com características e funções específicas, a superfície das partículas deve ser modificada. Diversos nanosistemas como nanopartículas poliméricas, lipossomas, dendrímeros, nanotubos de carbono, pontos quânticos etc. podem ser funcionalizados com sucesso para uso eficiente em produtos farmacêuticos.

Exemplo prático de funcionalização de partículas ultra-sônicas:

Funcionalidade ultra-sônica de SWCNTs por PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) demonstraram que a dispersão de nanotubos de carbono de parede única (SWNTs) por ultra-sonografia com fosfolípido-polietileno glicol (PL-PEG) o fragmenta, interferindo assim com sua capacidade de bloquear a absorção inespecífica por células. No entanto, o PL-PEG não fragmentado promove a absorção celular específica de SWNTs direcionados para duas classes distintas de receptores expressas por células cancerígenas. O tratamento ultra-sônico na presença de PL-PEG é um método comum usado para dispersar ou funcionar os nanotubos de carbono e a integridade do PEG é importante para promover a absorção celular específica de nanotubos funcionalizados com ligandos. Uma vez que a fragmentação é uma conseqüência provável da ultra-sonografia, uma técnica comumente usada para dispersar SWNTs, isso talvez seja uma preocupação para certas aplicações, como a entrega de medicamentos.
 

A sonicação é um método altamente eficaz para modificar e funcionalizar nanopartículas

Dispersão ultra-sônica de SWCNTs com PL-PEG (Zeineldin et al., 2009)

 

Formação Ultrasonic lipossomas

Outra aplicação bem sucedida do ultrassom é a preparação de lipossomas e nano-lipossomas. Os sistemas de liberação de genes e drogas à base de lipossomas desempenham um papel significativo em terapias múltiplas, mas também em cosméticos e nutrição. Os lipossomas são bons carreadores, pois os agentes ativos solúveis em água podem ser colocados no centro aquoso dos lipossomas ou, se o agente for lipossolúvel, na camada lipídica. Os lipossomas podem ser formados pelo uso do ultrassom. O material básico para a preparação de lipossomas são moléculas anfílicas derivadas ou baseadas em lipídios de membrana biológica. Para a formação de pequenas vesículas unilamelares (SUV), a dispersão lipídica é sonicada, suavemente – por exemplo, com o ultrasonicator portátil UP50H (50W, 30kHz), o VialTweeter ou o chifre de copo ultrassônico . A duração de tal tratamento ultra-sônico dura aprox. 5 – 15 minutos. Outro método para produzir pequenas vesículas unilamelares é a sonicação dos lipossomas de vesículas multilamelares.
Dinu-Pirvu et al. (2010) relata a obtenção de transferosomes por sonicação MLV à temperatura ambiente.
Hielscher Ultrasonics oferece vários ultra-som dispositivos, sonotrodes e acessórios para atender a exigência de todos os tipos de processos.
Leia mais sobre extrato de Aloe vera extraído e encapsulado ultrassonicamente!

encapsulação de ultra-sons de agentes nos lipossomas

Os lipossomas funciona como veículos para agentes activos. O ultra-som é uma ferramenta eficaz para preparar e formar os lipossomas para a retenção de agentes activos. Antes de encapsulamento, os lipossomas tendem a formar aglomerados, devido à superfície de interacção carga-carga de cabeças polares fosfolipídicas (Míckova et al. 2008), além disso, eles têm de ser abertos. A título de exemplo, Zhu et ai. (2003) descrevem a encapsulação de pó biotina em lipossomas por ultra-sons. À medida que o pó de biotina foi adicionado para a solução de suspensão de vesículas, a solução foi sonicada durante aprox. 1 hora. Após este tratamento, a biotina foi encapsulada nos lipossomas.

Emulsões de lipossomas

Para aumentar o efeito estimulante de hidratação ou cremes, loções, geles e outras formulações cosmecêuticos anti-envelhecimento, emulsionante são adicionados às dispersões lipossómicas para estabilizar quantidades mais elevadas de lípidos. Mas investigações mostraram que a capacidade de lipossomas é geralmente limitada. Com a adição de emulsionantes, este efeito irá aparecer mais cedo e os emulsionantes adicionais causar um enfraquecimento da afinidade barreira de fosfatidilcolina. nanopartículas – composta por fosfatidilcolina e lipídios - são a resposta para este problema. Estas nanopartículas são formadas por uma gotícula de óleo, que é coberta por uma monocamada de fosfatidilcolina. O uso de nanopartículas permite formulações que são capazes de absorver mais lípidos e permanecem estáveis, de modo que os emulsionantes adicionais não são necessários.
A ultra-sonografia é um método comprovado para a produção de nanoemulsões e nanodispersões. O ultra-som altamente intensivo fornece o poder necessário para dispersar uma fase líquida (fase dispersa) em pequenas gotículas em uma segunda fase (fase contínua). Na zona de dispersão, as bolhas de cavitação implinentes causam ondas de choque intensivas no líquido circundante e resultam na formação de jatos líquidos de alta velocidade do líquido. A fim de estabilizar as gotículas recém formadas da fase dispersa contra a coalescência, são adicionados à emulsão emulsionantes (substâncias tensoativas, tensioactivos) e estabilizadores. À medida que a coalescência das gotículas após a interrupção influencia a distribuição final do tamanho das gotículas, os emulsionantes de estabilização eficiente são utilizados para manter a distribuição final do tamanho das gotículas a um nível igual à distribuição imediatamente após a ruptura das gotículas na zona de dispersão ultra-sônica.

dispersões de lipossomas

As dispersões lipossômicas, baseadas em fosfatidilcloreto não saturado, apresentam falta de estabilidade contra oxidação. A estabilização da dispersão pode ser conseguida por antioxidantes, como por um complexo de vitaminas C e E.
Ortan et al. (2002) obtida no seu estudo relativo à preparação de ultra-sons de Anethum graveolens óleo essencial em lipossomas bons resultados. Depois de sonicao, a dimensão de lipossomas eram entre 70-150 nm, e para MLV entre 230-475 nm; estes valores foram de aproximadamente constante também após 2 meses, mas inceased após 12 meses, especialmente em dispersão SUV (ver histogramas abaixo). A medição da estabilidade, em relação à perda de óleo essencial e distribuição de tamanho, também revelou que as dispersões de lipossomas mantido o teor de óleo volátil. Isto sugere que o aprisionamento do óleo essencial em lipossomas aumentou a estabilidade do óleo.
 

Ultrassonicamente preparadas vesículas multi-lamelares (MLV) e vesículas uni-lamelares individuais (SUV) mostram uma boa estabilidade relativa da perda de óleo essencial e a distribuição de tamanho de partícula.

Estabilidade das dispersões MLV e SUV após 1 ano. As formulações lipossomais foram armazenadas a 4±1 ºC.
(Estudo e gráfico: ©Ortan et al., 2009):

 
Clique aqui para ler mais sobre a preparação de lipossomas de ultra-som!

Sonicators de alto desempenho para pesquisa e fabricação farmacêutica

Hielscher Ultrasonics é o seu principal fornecedor de sonicators de alta qualidade e alto desempenho para pesquisa e fabricação de produtos farmacêuticos. Dispositivos na faixa de 50 watts até 16.000 watts permitem encontrar o processador ultrassônico certo para cada volume e cada processo. Por seu alto desempenho, confiabilidade, robustez e fácil operação, o tratamento ultrassônico é uma técnica essencial para a preparação e processamento de nanomateriais. Equipados com CIP (clean-in-place) e SIP (sterilize-in-place), os sonicators Hielscher garantem uma produção segura e eficiente de acordo com as normas farmacêuticas. Todos os processos ultra-sônicos específicos podem ser facilmente testados em laboratório ou em escala de bancada. Os resultados desses ensaios são completamente reprodutíveis, de modo que o aumento de escala a seguir é linearmente e pode ser facilmente feito sem esforços adicionais em relação à otimização do processo.

Por Hielscher Ultrasonics?

  • alta eficiência
  • Tecnologia de ponta
  • confiabilidade & robustez
  • Controle de processo ajustável e preciso
  • fornada & na linha
  • para qualquer volume
  • software inteligente
  • Recursos inteligentes (por exemplo, programável, protocolo de dados, controle remoto)
  • Fácil e seguro para operar
  • Baixa manutenção
  • CIP (clean-in-place)

Hielscher Sonicators: Projeto, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

Os ultrasonicators Hielscher são bem conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicators em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados por ultrassonicators Hielscher.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

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

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
00,5 a 1,5 mL n / D. VialTweeter
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

Contate-Nos! / Pergunte-nos!

Solicite mais informações

Por favor, use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultra-sônicos, aplicações e preço. Teremos o maior prazer em discutir o seu processo farmacêutico com você e oferecer-lhe um sonicator que satisfaça seus requisitos!









Por favor, note que o nosso Política de Privacidade.


Configuração de extração ultrassônica: Ultrassonicator do tipo sonda UIP2000hdT (2000 watts) em um reator de aço inoxidável de grau farmacêutico.

Configuração do processo ultra-sônico: Ultrassonicator tipo sonda UIP2000hdT (2000 watts) em um reator de aço inoxidável de grau farmacêutico.



Literatura / Referências

     

    O ultrassom é uma tecnologia inovadora que é utilizada com sucesso para síntese sonoquímica, desaglomeração, dispersão, emulsificação, funcionalização e ativação de partículas. Particularmente em nanotecnologia, a ultrassonografia é uma técnica essencial para fins de síntese e processamento de materiais de tamanho nano. Uma vez que a nanotecnologia ganhou esse notável interesse científico, partículas nanométricas são utilizadas em campos científicos e industriais extraordinariamente longos. A indústria farmacêutica também descobriu o alto potencial desse material flexível e variável. Consequentemente, as nanopartículas estão envolvidas em várias aplicações funcionais na indústria farmacêutica, estas incluem:

    • entrega da droga (transportador)
    • produtos de diagnóstico
    • embalagem do produto
    • descoberta de biomarcadores
Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.

Ficaremos felizes em discutir seu processo.

Vamos entrar em contato.