Vaccin intranazal nano-încapsulat împotriva S. Pneumoniae cu ultrasunete
Avantajul vaccinurilor împotriva S. pneumoniae încapsulate în nanoparticule
Mott și colab. (2013) au determinat eficacitatea administrării intranazale a unui construct de vaccin cu nanoparticule de acid poli lactic-co-glicolic de 234 ± 87,5nm în stabilirea protecției împotriva infecției pneumococice respiratorii experimentale. Nanoparticulele care încapsulau Streptococcus pneumoniae inactivat termic (NP-HKSP) au fost reținute în plămâni timp de 11 zile după administrarea nazală, comparativ cu NP goale. Imunizarea cu NP-HKSP a produs o rezistență semnificativă împotriva infecției cu S. pneumoniae comparativ cu administrarea de HKSP singur. Protecția crescută s-a corelat cu o creștere semnificativă a răspunsului citokinic IFN-c asociat Th1 specific antigenului din partea limfocitelor pulmonare. Acest studiu stabilește eficacitatea tehnologiei pe bază de NP ca abordare non-invazivă și țintită pentru imunizarea nazo-pulmonară împotriva infecțiilor pulmonare.
Protocol de preparare cu ultrasunete a nanoparticulelor
Liza cu ultrasunete
1×106 nanoparticule care încapsulau Streptococcus pneumoniae inactivat termic (NP-HKSP) au fost lizate prin sonicare în 200µl de soluție salină tamponată cu fosfat (PBS), iar 70 mg de acid poli lactic-co-glicolic (PLGA) au fost dizolvate în 1 ml de acetat de etil. Aceste două soluții au fost amestecate și agitate cu vortex la viteză maximă timp de 1 min pentru a forma o emulsie primară apă-în-ulei.
Încapsularea cu ultrasunete
Metoda emulsiei duble: Emulsia primară a fost apoi amestecată cu 3 ml de soluție de alcool polivinilic (PVA) 1 %. Această soluție a fost sonicată folosind un procesor cu ultrasunete UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Germania) la o amplitudine de 40 % timp de 2 min în mod continuu (ciclu 100%), într-un flacon de sticlă curat scufundat în gheață pentru disiparea căldurii, pentru a prepara nanoparticule de PLGA care încapsulează HKSP. Soluția a fost diluată în continuare până la 20ml cu apă autoclavată (sterilizată prin filtrare 0,22µ) și agitată timp de 1 h la temperatura camerei sub vid ușor pentru a evapora acetatul de etil. Soluția a fost apoi centrifugată pentru a colecta NP-urile, iar acest proces a fost repetat de două ori pentru a îndepărta excesul de PVA. Peletul de nanoparticule a fost resuspendat în 500µl de apă autoclavată și liofilizat. Nanoparticulele finale au fost depozitate la -20°C până la utilizarea ulterioară.
Dimensiunea nanoparticulelor de PLGA care încapsulează Streptococcus pneumoniae inactivat termic. Dimensiunea particulelor unei suspensii apoase de nanoparticule măsurată prin împrăștierea dinamică a luminii arată dimensiunea medie și distribuția gaussiană a particulelor din lot.
Sursă: Mott et al.: Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Omogenizator cu ultrasunete UIP2000hdT (2kW) cu reactor discontinuu agitat continuu
Procesoare cu ultrasunete pentru formulări farmaceutice
Hielscher Ultrasonic are o experiență îndelungată în proiectarea, fabricarea, distribuția și întreținerea omogenizatoarelor cu ultrasunete de înaltă performanță pentru industria farmaceutică și alimentară.
Prepararea lipozomilor de înaltă calitate, a nanoparticulelor solide lipidice, a nanoparticulelor polimerice și a complexelor de ciclodextrină sunt procese pentru care sistemele cu ultrasunete Hielscher sunt utilizate cu fiabilitate ridicată și randament de calitate superioară. Sonicatoarele Hielscher permit controlul precis asupra tuturor parametrilor de proces, precum amplitudinea, temperatura, presiunea și energia de sonicare. Software-ul inteligent protocolează automat toți parametrii de sonicare (timp, dată, amplitudine, energie netă, energie totală, temperatură, presiune) pe cardul SD încorporat.
- Emulsionare de înaltă performanță
- Control exact asupra dimensiunii și încărcării particulelor
- Încărcare ridicată de substanțe active
- Control exact asupra parametrilor de proces
- Proces rapid
- Control precis al temperaturii, non-termic
- Scalabilitate liniară
- Reproductibilitate
- Standardizarea procesului / GMP
- Sonde și reactoare autoclavabile
- CIP / SIP
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a sonicatoarelor noastre:
| Volum de șarjă | Debit | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 1 până la 500mL | 10 până la 200mL/min | UP100H |
| 10 până la 2000mL | 20 până la 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 până la 20L | 0,2 până la 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Omogenizatoare cu ultrasunete de mare putere, de la scara de laborator la cea pilot și industrială .
Literatură de specialitate/Referințe
- 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.
Fapte demne de știut
Transportori de medicamente nano-structurați
Transportorii de medicamente de dimensiuni nanometrice, precum nano-emulsiile, lipozomii, nanoparticulele solide lipidice, nanoparticulele polimerice și transportorii lipidici nano-structurați, sunt utilizați pentru a formula produse farmaceutice cu funcționalități îmbunătățite, precum biodisponibilitate îmbunătățită, biocompatibilitate crescută, administrare țintită, timp de înjumătățire sanguin favorabil și toxicitate foarte scăzută sau nulă pentru țesuturile sănătoase. Sonicarea este o tehnică extrem de eficientă pentru a formula diverse forme de nanoterapeutice. Citiți mai multe despre aplicațiile ultrasunetelor în producția farmaceutică!
Lipozomi
Un lipozom este o veziculă de formă sferică având cel puțin un strat dublu lipidic, care încapsulează nucleul de substanțe hidrofobe. Atât dimensiunea, cât și caracterul hidrofob și hidrofil transformă lipozomii în sisteme puternice de administrare a medicamentelor, de exemplu vitamina C lipozomală. Caracteristicile lipozomilor sunt influențate substanțial de compoziția lipidică, sarcina de suprafață, dimensiune și tehnica de preparare. Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre prepararea cu ultrasunete a lipozomilor!
Nano-emulsii
Nanoemulsiile sau emulsiile submicronice sunt emulsii cu o dimensiune a picăturilor între 20–200nm și o distribuție îngustă a picăturilor. Picăturile de dimensiuni nanometrice oferă mai multe avantaje pentru administrarea orală, precum și pentru administrarea topică / transdermică a substanțelor farmaceutice și bioactive, de exemplu nanoemulsiile de CBD. Picăturile de dimensiuni nanometrice, cu capacitatea de a dizolva eficient medicamentele lipofile, precum și rata de absorbție îmbunătățită, fac din nano-emulsii o formă de administrare frecvent utilizată pentru o biodisponibilitate ridicată. Formulările nano-emulsionate pot fi, de asemenea, utilizate pentru o eliberare prelungită a medicamentelor lipofile sau hidrofile.
Citiți mai multe despre producția cu ultrasunete a nano-emulsiilor!
Nanoparticule solide lipidice
O nanoparticulă solidă lipidică (SLN) este o nanoparticulă sferică cu un diametru mediu între 10 și 1000 de nanometri. Nanoparticulele solide lipidice au o matrice de nucleu lipidic solid în care moleculele lipofile (substanțe active) pot fi solubilizate astfel încât nanoparticula să acționeze ca transportor de medicamente. Nucleul lipidic este stabilizat de un agent de emulsionare sau surfactant. Cu aplicații pentru administrarea parenterală și orală, precum și pentru administrarea oculară, pulmonară și topică a medicamentelor, nanoparticulele solide lipidice sunt utilizate pentru a crește eficacitatea tratamentului și a reduce efectele secundare sistemice.
Citiți mai multe despre sinteza asistată de ultrasunete a nanoparticulelor solide lipidice!
Transportori lipidici nano-structurați
La fel ca nanoparticulele solide lipidice (SLN), transportorii lipidici nano-structurați (NLC) sunt o altă formă de nanoparticule pe bază de lipide. Transportorii lipidici nano-structurați (NLC) sunt nanoparticule solide lipidice modificate constând dintr-un amestec de lipide solide și lichide și oferă o stabilitate și o capacitate de încărcare îmbunătățite.
Transportorii lipidici nano-structurați pot fi preparați prin metoda emulsiei cu ultrasunete.
Cristale de dimensiuni nanometrice
Cristalizarea și precipitarea cu ultrasunete reprezintă o modalitate extrem de puternică de a încapsula substanțe cu o solubilitate redusă în apă într-un cristal acoperit. Zheng și colab. (2020) raportează încapsularea cu ultrasunete a curcuminei, un compus bioactiv cu multe beneficii pentru sănătate, dar cu o biodisponibilitate redusă din cauza solubilității scăzute în apă. Echipa de cercetare a dezvoltat o formare de nanocochilie de polielectrolit strat-cu-strat (LbL) pentru a încapsula moleculele de curcumină. Aceștia afirmă că „[u]spre deosebire de metodele de emulsionare utilizate în mod obișnuit, încapsularea noastră LbL asistată de ultrasunete poate obține nanoparticule de dimensiuni mult mai mici. Pentru curcumină, am obținut nanoparticule cristaline cu o dimensiune medie de 80 nm și un potențial ξ de +30 mV sau -50 mV, care a asigurat stabilitatea acestor nanocoloizi timp de luni de zile (păstrate în soluție de medicament saturată). Formarea de învelișuri cu două straturi duble de polielectroliți biocompatibili a permis o eliberare lentă a medicamentului pe parcursul a cca 20 de ore.”
Protocolul de nucleație a curcuminei: Pudra de curcumină a fost dizolvată într-o soluție de etanol / apă 60 %. După dizolvarea completă a curcuminei, s-au adăugat policationi apoși, poli(clorhidrat de alilamină), PAH, sau sulfat de protomină biodegradabil, (PS). Apoi, soluția a fost sonicată cu un UIP1000, un sonicator puternic de 1kW de la Hielscher Ultrasonic, la 100 wați pe mL de soluție. În timpul ultrasonării, apa a fost adăugată lent în soluție. Datorită apei adăugate, solventul devine mai polar, ceea ce reduce solubilitatea curcuminei. Când concentrația de echilibru depășește pragul de solubilitate, se obține o suprasaturare a curcuminei și începe nucleația cristalelor. Sub ultrasonare de mare putere, creșterea particulelor de medicament este oprită în stadiile inițiale.
Citiți mai multe despre precipitarea și cristalizarea cu ultrasunete a nano-cristalelor!