Formularea cu ultrasunete de purtători de droguri lipidice nanostructurate

Purtătorii de lipide nanostructurate (NLC) sunt o formă avansată de sisteme de livrare a medicamentelor de dimensiuni nanometrice, cu un miez lipidic și o coajă solubilă în apă. NLC-urile au o stabilitate ridicată, protejează biomoleculele active împotriva degradării și oferă eliberare susținută de medicamente. Ultrasonication este o tehnică fiabilă, eficientă și simplă pentru a produce purtători de lipide nanostructurate încărcate.

Pregătirea cu ultrasunete a purtătorilor de lipide nanostructurate

Purtătorii de lipide nanostructurale (NLC) conțin lipide solide, lipide lichide și agent tensioactiv într-un mediu apos, ceea ce le conferă caracteristici bune de solubilitate și biodisponibilitate. NLC-urile sunt utilizate pe scară largă pentru a formula sisteme stabile de transport de droguri cu o biodisponibilitate ridicată și eliberare susținută de droguri. NLCs au o gamă largă de aplicații, variind de la administrare orală la parenterală, inclusiv topice / transdermice, oftalmice (oculare), și pulmonare.
Dispersia cu ultrasunete și emulsionarea este o tehnică fiabilă și eficientă pentru a pregăti purtătorii de lipide nanostructurate încărcate cu compuși activi. Preparatul NLC cu ultrasunete are avantajul major de a nu necesita un solvent organic, cantități mari de agenți tensioactivi sau compuși aditivi. Formularea NLC cu ultrasunete este o metodă relativ simplă, deoarece lipida de topire se adaugă la soluția de agent tensioactiv și apoi sonicated.

Protocoale exemplare pentru purtătorii de lipide nanostructură încărcate ultrasonically

NLC-uri încărcate cu dexametazonă prin Sonicare
Un potențial non-toxic sistem NLC oftalmic a fost pregătit sub ultrasonication, ceea ce a dus la o distribuție îngustă a dimensiunilor, eficacitate ridicată a capcanei dexametazonei și o penetrare îmbunătățită. Sistemele NLC au fost pregătite ultrasonically folosind un Hielscher UP200S ultrasonicator și Compritol 888 ATO, Miglyol 812N, și Cremophor RH60 ca componente.
Lipidele solide, lipidele lichide și agentul tensioactiv au fost topite folosind un agitator magnetic de încălzire la 85 ° C. Apoi, dexametazona a fost adăugată la amestecul lipidic topit și dispersată. Apa pură a fost încălzită la 85 ° C și cele două faze au fost sonicate (la 70% amplitudine timp de 10 min) cu Hielscher UP200S omogenizator cu ultrasunete. Sistemul NLC a fost răcit într-o baie de gheață.
NLC-urile pregătite ultrasonically prezintă o distribuție îngustă a dimensiunilor, eficacitate ridicată a capcanei DXM și penetrare îmbunătățită.
Cercetătorii recomandă utilizarea unei concentrații scăzute de agent tensioactiv și a unei concentrații scăzute de lipide (de exemplu, 2,5% pentru surfactant și 10% pentru lipidele totale), deoarece atunci parametrii critici de stabilitate (Z_Ave, ZP, PDI) și capacitatea de încărcare a medicamentului (EE%) sunt adecvate, în timp ce concentrația emulgatorului poate rămâne la niveluri scăzute.
(cf. Kiss et al. 2019)

NLC-uri încărcate cu palmitat de retinil prin sonicare
Retinoidul este un ingredient utilizat pe scară largă în terapiile dermatologice ale ridurilor. Retinolul și palmitatul de retinil sunt doi compuși din grupul retinoid care au capacitatea de a induce grosimea epidermei și sunt eficienți ca agent antirid.
Formularea NLC a fost preparată folosind metoda ultrasonication. Formularea conținea 7,2% palmitat de cetil, 4,8% acid oleic, 10% Tween 80, 10% glicerină și 2% palmitat de retinil. Următoarele etape au fost luate pentru a produce NLC încărcate cu palmitat de retinil: Amestecul de lipide topite este amestecat cu surfactant, co-surfactant, glicerină și apă deionizată la 60-70 ° C. Acest amestec este agitat cu un mixer de forfecare înaltă la 9800rpm timp de 5 minute. După ce s-a format pre-emulsie, această pre-emulsie este imediat sonicated folosind un omogenizator cu ultrasunete de tip sondă timp de 2 min. Apoi, NLC-ul obținut a fost păstrat la temperatura camerei timp de 24 de ore. Emulsia a fost păstrată la temperatura camerei timp de 24 de ore și dimensiunea nanoparticulelor a fost măsurată. Formula NLC a arătat dimensiunile particulelor în intervalul 200-300nm. NLC obținut are un aspect galben pal, o dimensiune globulară de 258±15,85 nm și un indice de polidispersie de 0,31±0,09. Imaginea TEM de mai jos prezintă NLC-urile încărcate cu palmitat de retinil preparate ultrasonically.
(cf. Pamudji et al. 2015)

Zingiber zerumbet-încărcate NLC-uri prin Sonicare
Purtătorii de lipide nanostructurate constau dintr-un amestec de lipide solide, lipide lichide și surfactant. Sunt sisteme excelente de administrare a medicamentelor pentru administrarea substanțelor bioactive cu solubilitate scăzută în apă și pentru creșterea semnificativă a biodisponibilității acestora.
Următorii pași au fost întreprinși pentru a formula NLC încărcate cu Zingiber zerumbet. 1% lipide solide, adică. gliceril monostearat și 4% lipide lichide, adică ulei de nucă de cocos virgin, au fost amestecate și topite la 50 ° C pentru a obține o fază lipidică omogenă și clară. Ulterior, 1% ulei de zerumbet Zingiber a fost adăugat la faza lipidică, în timp ce temperatura a fost menținută continuu cu 10 ° C peste temperatura de topire a gliceril monostearatului. Pentru prepararea fazei apoase, apa distilată, Tween 80 și lecitina din soia au fost amestecate împreună la raportul corect. Amestecul apos a fost adăugat imediat în amestecul lipidic pentru a forma un amestec de pre-emulsie. Pre-emulsia a fost apoi omogenizată folosind omogenizator de forfecare înaltă la 11.000 rpm timp de 1 min. Ulterior, pre-emulsie a fost sonicated folosind un ultrasonicator de tip sondă la 50% amplitudini pentru 20 min, În cele din urmă, dispersia NLC a fost răcită în baie de apă cu gheață la temperatura camerei (25±1 ° C) pentru a stinge suspensia în baia rece pentru a preveni agregarea particulelor. NLC-urile au fost depozitate la 4°C.
NLC-urile încărcate cu zerumbet Zingiber prezintă o dimensiune nanometrică de 80,47±1,33, un indice de polidispersie stabil de 0,188±2,72 și o sarcină potențială zeta de -38,9±2,11. Eficiența încapsulării arată capacitatea purtătorului de lipide de a încapsula uleiul Zingiber zerumbet cu o eficiență mai mare de 80%.
(cf. Rosli et al. 2015)

NLC-uri încărcate cu Valsaratan prin Sonicare
Valsaratan este un blocant al receptorilor angiotensinei II utilizat în medicamentul antihipertensiv. Valsartanul are o biodisponibilitate scăzută de aproximativ 23% numai datorită solubilității sale slabe în apă. Folosind metoda de emulsionare topit-emulsionare cu ultrasunete a permis prepararea de Valsaratan-încărcate NLCs featuring o biodisponibilitate semnificativ îmbunătățită.
Pur și simplu, soluția uleioasă de Val a fost amestecată cu o anumită cantitate de material lipidic topit la o temperatură de 10 ° C peste punctul de topire a lipidelor. O soluție apoasă de agent tensioactiv a fost preparată prin dizolvarea anumitor greutăți de Tween 80 și deoxicolat de sodiu. Soluția de agent tensioactiv a fost încălzită în continuare la același grad de temperatură și amestecată cu soluția uleioasă de medicament lipidic prin sondă-sonicare timp de 3 min. pentru a forma o emulsie. Apoi, emulsia formată a fost dispersată în apă răcită prin agitare magnetică timp de 10 minute. NLC-urile formate au fost separate prin centrifugare. Probele de la supernatant au fost prelevate și analizate pentru determinarea concentrației de Val utilizând o metodă HPLC validată.
Metoda de emulsionare a topirii cu ultrasunete are o serie de avantaje, inclusiv simplitatea cu o stare minimă stresantă și lipsită de solvenți organici toxici. Eficiența maximă de captare atinsă a fost de 75,04%
(cf. Albekery et al. 2017)

Alți compuși activi, ar fi paclitaxel, clotrimazol, domperidonă, puerarin și meloxicam au fost, de asemenea, încorporați cu succes în nanoparticule lipidice solide și purtători de lipide nanostructurate folosind tehnici cu ultrasunete. (cf. Bahari și Hamishehkar 2016)

Ultrasonication ca metodă de preparare pentru formularea purtătorilor de nanolipide (NLCs) pot fi utilizate ca tehnică de omogenizare rece sau caldă. Omogenizarea cu ultrasunete are ca rezultat o distribuție îngustă a dimensiunii particulelor, care îmbunătățește stabilitatea NLCs și proprietățile de stocare.

Omogenizare la rece cu ultrasunete

Atunci când tehnica de omogenizare la rece este utilizată pentru prepararea purtătorilor de lipide nanostructurate, moleculele farmacologic active, adică medicamentul, sunt dizolvate în topitura lipidelor și apoi răcite rapid folosind azot lichid sau gheață uscată. În timpul răcirii, lipidele se solidifică. Masa lipidică solidă este apoi dimensiunea nanoparticulelor măcinate. Nanoparticulele lipidice sunt dispersate într-o soluție rece de agent tensioactiv, obținându-se o presuspensie rece. În cele din urmă, această suspensie este sonicated, adesea folosind un reactor cu celule de flux cu ultrasunete, la temperatura camerei.
Deoarece substanțele sunt încălzite o singură dată în prima etapă, omogenizarea la rece cu ultrasunete este utilizată în principal pentru a formula medicamente sensibile la căldură. Deoarece multe molecule bioactive și compuși farmaceutici sunt predispuse la degradarea căldurii, omogenizarea la rece cu ultrasunete este o aplicație utilizată pe scară largă. Un alt avantaj al tehnicii de omogenizare la rece este evitarea unei faze apoase, ceea ce face mai ușoară încapsularea moleculelor hidrofile, care altfel s-ar putea împărți din faza lipidică lichidă în faza de apă în timpul omogenizării la cald.

Omogenizare cu ultrasunete la cald

Atunci când sonicare este utilizat ca tehnica de omogenizare la cald, lipidele topite și compusul activ (adică ingredient farmacologic activ) sunt dispersate într-un agent tensioactiv fierbinte sub agitare intensă pentru a obține o pre-emulsie. Pentru procesul de omogenizare la cald este important ca ambele soluții, suspensia lipidică/medicamentoasă și agentul tensioactiv să fi fost încălzite la aceeași temperatură (aproximativ 5-10 °C peste punctul de topire al lipidelor solide). În a doua etapă, pre-emulsie este apoi tratată cu sonicare de înaltă performanță, menținând în același timp temperatura.

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru purtătorii de lipide nanostructurate

Hielscher Ultrasonics' puternice sisteme cu ultrasunete sunt utilizate în întreaga lume în farmaceutice R&D și producție pentru a produce purtători de nanomedicamente de înaltă calitate, cum ar fi nanoparticule lipidice solide (SLN), purtători de lipide nanostructurate (NLC), nanoemulsii și nanocapsule. Pentru a satisface cerințele clienților săi, Hielscher furnizează ultrasonicators de la compact, dar puternic omogenizator de laborator de mână și ultrasonicators banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale pentru producerea de volume mari de formulări farmaceutice. O gamă largă de sonotrodes cu ultrasunete și reactoare sunt disponibile pentru a asigura o configurare optimă pentru producția de purtători de lipide nanostructurate (NLCs). Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Pentru a permite clienților noștri să îndeplinească bunele practici de fabricație (GMP) și să stabilească procese standardizate, toate ultrasonicators digitale sunt echipate cu software inteligent pentru setarea precisă a parametrului sonicare, controlul continuu al procesului și înregistrarea automată a tuturor parametrilor importanți ai procesului pe un card SD încorporat. Calitatea ridicată a produselor depinde de controlul procesului și de standardele ridicate de procesare continuă. Hielscher ultrasonicators vă ajută să monitorizeze și să standardizeze procesul!

Hielscher Ultrasonics’ Procesoarele industriale cu ultrasunete pot furniza amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor rulate continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre: