Nanostructurarea cu ultrasunete a antibioticelor

Producția asistată ultrasonically de antibiotice poate crește eficacitatea lor, chiar și împotriva bacteriilor rezistente la medicamente: Numărul tot mai mare de tulpini de bacterii rezistente la antibiotice este o problemă încă nerezolvată care face infecțiile bacteriene, care au fost tratate cu succes cu antibiotice în ultimele decenii, o amenințare la adresa sănătății la nivel mondial din nou. Nano-structurarea cu ultrasunete a antibioticelor este o tehnică promițătoare pentru a crește eficacitatea antibioticelor, ar fi tetraciclina împotriva bacteriilor rezistente la medicamente.

Antibiotice și bacterii rezistente la antibiotice

Rezistența la antibiotice apare atunci când germenii precum bacteriile și ciupercile dezvoltă capacitatea de a învinge medicamentele concepute pentru a le ucide. Asta înseamnă că germenii nu sunt uciși și continuă să crească. Infecțiile cauzate de germeni rezistenți la antibiotice sunt dificil și uneori imposibil de tratat.
Rezistența la antibiotice a bacteriilor este atribuită utilizării excesive, precum și utilizării greșite a medicamentelor antibiotice. Utilizarea excesivă și abuzivă se referă în principal la prescripții necorespunzătoare și la utilizarea agricolă extensivă
Pentru antibioticele comune, cum ar fi penicilina, tetraciclina, meticilina, eritromicina, gentamicina, vancomicina, imipemenul, ceftazidima, levofloxacina, linezolidul, daptomicina si ceftrarolina, anumite tulpini de bacterii au suferit mutatii si au dezvoltat rezistenta la antibiotice.
Principala cauză a dezvoltării bacteriilor rezistente la antibiotice constă în utilizarea excesivă și abuzivă a medicamentelor antibiotice. De fiecare dată când unui pacient i se administrează antibiotice, bacteriile sensibile sunt ucise. Cu toate acestea, dacă există bacterii rezistente, care nu sunt eradicate prin tratamentul medicamentos, ele cresc și se înmulțesc. Astfel, utilizarea repetată și necorespunzătoare a antibioticelor determină creșterea bacteriilor rezistente la medicamente.
Bacteriile rezistente la mai multe medicamente (MDR) reprezintă o amenințare gravă la adresa sănătății, deoarece nu răspund la tratamentul comun cu antibiotice, care ar trebui să omoare germenii.
Printre agenții patogeni gram-pozitivi, o pandemie globală de S. aureus rezistent (de exemplu, Staphylococcus aureus rezistent la meticilină; MRSA) și speciile Enterococcus reprezintă în prezent cea mai mare amenințare. Agenții patogeni gram-negativi, cum ar fi Enterobacteriaceae (de exemplu, Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa și Acinetobacter, devin rezistenți la aproape toate opțiunile de medicamente antibiotice disponibile.

Ultrasonically nano-dimensionate antibiotice

Se știe că produsele farmaceutice de dimensiuni nanometrice excelează moleculele de medicamente de dimensiuni micronice, adesea datorită ratelor crescute de absorbție, biodisponibilității mai mari și eficacității superioare. Antibioticele sunt utilizate pe scară largă pentru a trata infecțiile bacteriene. Cu toate acestea, dezvoltarea rapidă a tot mai multor tulpini de bacterii rezistente la medicamente face necesară dezvoltarea de noi medicamente antibiotice sau modificarea celor existente. Reducerea dimensiunii particulelor de antibiotice, cum ar fi tetraciclina prin sonicare este o strategie ușoară, rapidă și promițătoare pentru a îmbunătăți eficacitatea antibioticelor împotriva tulpinilor de bacterii non-rezistente și rezistente.
Citiți mai multe despre nanosuspensiile cu ultrasunete ale API-urilor farmaceutice!

Ultrasonically nanostructurat tetraciclină

Kassirov et al. (2018) tratat tetraciclină ultrasonically pentru a îmbunătăți eficacitatea medicamentului împotriva agenților patogeni. În studiul lor, au folosit Escherichia coli Nova Blue TcR, o tulpină cu rezistență la antibiotice și E. coli 292-116 (fără rezistență la medicamente). Tetraciclina, un antibiotic comun cu spectru larg, a fost modificat folosind ultrasonicator industrial UIP1000hdT (Hielscher, Germania; vezi imaginea din stânga). Echipa de cercetare a constatat că tratamentul sonochimic cu UIP1000hdT crește eficacitatea proprietăților antibacteriene până la 25% împotriva tulpinii rezistente și până la 100% împotriva tulpinii sensibile. Chiar și o depozitare pe termen lung a tetraciclinei nanostructurate la +4 ° C nu reduce proprietățile antimicrobiene.
Parametrii de procesare cu ultrasunete, ar fi amplitudinea, aportul de energie, și timpul de sonicare au fost determinate ca factori critici care influențează schimbarea proprietăților antimicrobiene împotriva celulelor sensibile și rezistente.
Tratamentul cu ultrasunete are ca rezultat o distribuție mai uniformă a dimensiunii particulelor de particule de medicament de dimensiuni nano, ceea ce ar putea duce la o biodisponibilitate mai mare, bioaccesibilitate și, prin urmare, eficacitatea moleculelor de tetraciclină.
Datele obținute arată că modificarea sonochimică a antibioticelor poate fi o abordare nouă, promițătoare și ieftină pentru dezvoltarea de noi medicamente eficiente pentru terapia cu antibiotice împotriva tulpinilor rezistente la medicamente.

Sonicare de tetraciclină cu UIP1000hdT.
A – spectrele FTIR ale tetraciclinei "libere"; B – spectre FTIR de SN tetraciclină după 5 min sonicare; C – histograma distribuției dimensionale a tetraciclinei "libere"; D – Histograma distribuției dimensiunii tetraciclinei SN după 5 min sonicare.
Studiu și figură de Kassirov et al. 2018.

Avantajele medicamentelor nanostructurate cu ultrasunete

Ultrasonication oferă posibilități enorme pentru sinteza unui spectru larg de materiale nanostructurate și este utilizat în multe industrii. Producția cu ultrasunete de produse farmaceutice de dimensiuni nano, ar fi antibiotice, antivirale și alte medicamente este foarte promițătoare, deoarece aceste medicamente de dimensiuni nano prezintă adesea o rată de absorbție semnificativ mai mare, biodisponibilitate și eficacitate. Prin urmare, multe formulări de droguri îmbunătățite implică ultrasonication pentru a nanostructura moleculele de droguri, încapsula medicamente în nano-emulsii, nano-lipozomi, niozomi, nanoparticule lipidice solide (SLN), purtători de lipide nano-structurate (NLCs), și alte complexe de incluziune nano-dimensionate.

Tratamentul cu ultrasunete al nanomaterialelor cu proprietăți antibacteriene este, de asemenea, utilizat pentru a sintetiza materiale nanostructurate (de exemplu, nano-argint, nano ZnO) și pentru a le aplica textilelor în vederea fabricării textilelor medicale antibacteriene și a altor țesături funcționale. De exemplu, un proces cu ultrasunete într-un singur pas este utilizat pentru fabricarea acoperirilor durabile ale țesăturilor de bumbac cu nanoparticule antibacteriene de ZnO.

Cum funcționează sinteza cu ultrasunete a materialelor nano-structurate?

Ultrasonication și sonochemistry, care este aplicarea ultrasunetelor de mare putere la sistemele chimice, sunt utilizate pe scară largă pentru a produce materiale de înaltă calitate nano-dimensiuni (de exemplu, nanoparticule, nano-emulsii). Sonicare și sonochimia permite sau facilitează producția de materiale de înaltă performanță nano-dimensiune. Avantajul sintezei cu ultrasunete a nanoparticulelor este simplitatea și eficacitatea. În timp ce metodele alternative de producție a materialelor nanostructurate necesită temperaturi ridicate în vrac, presiuni și / sau timpi lungi de reacție, sinteza cu ultrasunete permite adesea o producție facilă, rapidă și eficientă de nanomateriale. Ambele, efecte sonochimice și sonomechanical generate de ultrasunete de mare intensitate sunt responsabile pentru sinteza sau funcționalizarea / modificarea particulelor de dimensiuni nano. Cuplarea undelor ultrasonice de mare putere în lichide are ca rezultat cavitație acustică: formarea, creșterea, și colapsul imploziv al bulelor, și poate fi clasificat ca sonochimia primară (chimie fază gazoasă care apare în interiorul bulelor care se prăbușesc), sonochimia secundară (chimie fază soluție care apare în afara bulelor), și sonomechanical / modificări fizice (cauzate de jeturi lichide de mare viteză, unde de șoc, și / sau coliziuni inter-particule în suspensii). (cf. Hinman și Suslick, 2017) Impactul cavitațional asupra particulelor are ca rezultat reducerea dimensiunii, nano-structurarea (nano-dispersie, nano-emulsionare), precum și funcționalizarea și modificarea particulelor.
Citiți mai multe despre frezarea cu ultrasunete și dispersarea particulelor!

Sonde ultrasonice pentru sinteza produselor farmaceutice nano-structurate

Hielscher Ultrasonic este cu experiență îndelungată în proiectarea, fabricarea, distribuția și serviciul de omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru industria farmaceutică și alimentară.
Prepararea de particule de droguri de înaltă calitate nano-dimensiune, lipozomi, nanoparticule lipidice solide, nanoparticule polimerice, complexe ciclodextrină, și vaccinuri sunt procese, în care sistemele cu ultrasunete Hielscher sunt utilizate pe scară largă și sunt evaluate pentru fiabilitatea lor ridicată și producția de calitate superioară. Hielscher ultrasonicators permite un control precis asupra tuturor parametrilor procesului, ar fi amplitudinea, temperatura, presiunea și energia sonicare. Software-ul inteligent protocoale automat toți parametrii sonicare (ora, data, amplitudinea, energia netă, energia totală, temperatura, presiunea) pe built-in SD-card. Acest lucru facilitează în mod semnificativ procesul și controlul calității și ajută la îndeplinirea bunelor practici de fabricație (GMP).

Mixere cu ultrasunete pentru fiecare capacitate de produs

Hielscher Ultrasonics gama de produse acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete de la ultrasonicators de laborator compact peste banc-top și sisteme pilot la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cel mai potrivit mixer de forfecare cu ultrasunete pentru capacitatea și obiectivele procesului. Acest lucru vă permite să dezvoltați și să testați aplicația în laborator de dimensiuni mici și să o scalați apoi liniar la capacitatea de producție. Scale-up de la un mixer cu ultrasunete mai mic la capacități de procesare mai mari este foarte simplu, deoarece procesul de amestecare cu ultrasunete poate fi scalat complet liniar de la parametrii de proces stabilite. Up-scaling se poate face fie prin instalarea unei unități mixer cu ultrasunete mai puternice sau gruparea mai multor ultrasonicators în paralel.
Agitatoare cu ultrasunete sunt, de asemenea, utilizate pentru omogenizarea sterilă a suspensiilor lichid-lichid și solid-lichid.

Amplitudini mari la particule de nanostructură cu eficiență ridicată

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. Sonotrodes cu ultrasunete (coarne, sonde) și reactoare sunt autoclavabile. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.

Testare ușoară, fără riscuri

Procesele cu ultrasunete pot fi scalate complet liniar. Acest lucru înseamnă că fiecare rezultat pe care l-ați obținut folosind un ultrasonicator de laborator sau banc-top, poate fi scalat la exact aceeași ieșire folosind exact aceiași parametri de proces. Acest lucru face ultrasonication ideal pentru dezvoltarea produselor și implementarea ulterioară în producția comercială.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca o afacere de familie și de familie, Hielscher acordă prioritate celor mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicators sunt proiectate, fabricate și testate temeinic în sediul nostru din Teltow lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentului cu ultrasunete Hielscher face un cal de lucru în producția dumneavoastră. Funcționarea 24/7 sub sarcină maximă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a ultrasonicators Hielscher de înaltă performanță.

Puteți cumpăra Hielscher procesoare cu ultrasunete în orice dimensiune diferită și exact configurat la cerințele de proces. De la tratarea fluidelor într-un pahar mic de laborator la fluxul continuu prin amestecarea suspensiilor și pastelor la nivel industrial, Hielscher Ultrasonics oferă un omogenizator adecvat de înaltă performanță pentru tine! Va rugam sa ne contactati – Suntem bucuroși să vă recomandăm configurarea ideală cu ultrasunete!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre: