De ce medicamente nanoformulate?

• Nanoemulsiile ultrasonice excelează ca purtători de medicamente datorită unei capacități de solubilizare semnificativ mai mari decât cea a soluțiilor micelare simple.
• Stabilitatea lor termodinamică oferă avantaje față de sistemele instabile, cum ar fi emulsiile de dimensiuni macro, dispersiile și suspensiile.
• Ultrasonicatoarele Hielscher sunt utilizate pentru prepararea nanoemulsiilor cu dimensiuni ale picăturilor care coboară până la 10nm – la scară mică și în producția industrială.

Nanoformulări farmaceutice produse cu ultrasunete de putere

Deoarece efectele farmacologice sunt în mare parte direct legate de nivelurile plasmatice, absorbția și biodisponibilitatea ingredientelor farmaceutice active sunt esențiale. Biodisponibilitatea fitochimicalelor precum canabinoizii (adică CBD, THC, CBG și alții) sau curcuminoizii este limitată din cauza solubilității reduse, permeației slabe, disponibilității sistemice scăzute, instabilității, metabolismului extins de prim pasaj sau degradării în tractul gastrointestinal.
Nanoformulările precum nanoemulsiile, lipozomii, micelele, nanocristalele sau nanoparticulele încărcate sunt utilizate în produse farmaceutice și suplimente pentru o administrare îmbunătățită și/sau țintită a medicamentelor. Nanoemulsiile sunt cunoscute ca vehicule foarte bune pentru obținerea unei biodisponibilități ridicate a ingredientelor farmaceutice active (API) și a compușilor fitochimici. În plus, nanoemulsiile pot proteja și API-urile care pot fi susceptibile la hidroliză și oxidare. API-urile și fitochimicalele (de ex. canabinoizi, curcuminoizi) încapsulate în nanoemulsii O/W au fost testate în diverse studii științifice și sunt bine consacrate ca purtători de medicamente cu rate de absorbție superioare.

Nanoemulsificarea ultrasonică a medicamentelor administrate oral

Biodisponibilitatea flavonoidelor administrate oral, precum și a multor alte ingrediente active fenolice, este sever limitată de glucuronidarea extinsă de prim pasaj. Pentru a depăși limitările biodisponibilității reduse, purtătorii de dimensiuni nanometrice, precum nanoemulsiile și lipozomii, au fost evaluați pe larg pentru diverse medicamente și au demonstrat rezultate excelente în îmbunătățirea absorbției.
Paclitaxel: Nanoemulsiile încărcate cu paclitaxel (un medicament chimioterapeutic utilizat în tratamentele oncologice) au avut o dimensiune a picăturilor între ~90,6nm (cea mai mică dimensiune medie a particulelor) și 110nm.
„Rezultatele studiilor farmacocinetice au indicat că încapsularea paclitaxelului în nanoemulsii a crescut semnificativ biodisponibilitatea orală a paclitaxelului. Biodisponibilitatea orală crescută a paclitaxelului în nanoemulsii, măsurată prin aria de sub curbă (AUC), ar putea fi atribuită solubilizării medicamentului în picăturile de ulei și/sau prezenței surfactanților la interfața ulei–apă. Absorbția crescută a paclitaxelului poate fi atribuită și protecției medicamentului față de degradarea chimică, precum și enzimatică. Biodisponibilitatea orală îmbunătățită a diverselor medicamente hidrofobe în emulsii de tip O/W a fost raportată în literatură.” [Tiwari 2006, 445]

Curcuminoizi: Lu et al. (2017, p.53) raportează prepararea unor curcuminoizi extrași cu ultrasunete, care au fost emulsificați ultrasonic într-o nanoemulsie. Curcuminoizii au fost extrași sub sonicare în etanol. Pentru nanoemulsificare, aceștia au pus 5mL de extract de curcuminoizi într-un flacon și au evaporat etanolul sub azot. Apoi s-au adăugat 0,75 g de lecitină și 1 mL de Tween 80, care au fost amestecate omogen, după care s-au adăugat 5,3mL de apă deionizată. Amestecul a fost agitat temeinic și apoi sonicat.
Nanoemulsificarea ultrasonică a dus la o nanoemulsie de curcuminoizi uniformă, cu o dimensiune medie a particulelor de 12,1 nanometri și o formă sferică, determinată prin TEM (vezi figura de mai jos).

Fig.: Distribuția dimensiunii particulelor prin DLS (A) și imaginea TEM (B) a dispersiei de curcuminoizi, împreună cu distribuția dimensiunii particulelor obținută direct din imaginea TEM (C).
(Imagine și studiu: © Lu et al., 2017)

Polimeri precum acidul poli(lactic-co-glicolic) (PLGA) sau polietilenglicolul sunt adesea utilizați ca o componentă majoră pentru a îmbunătăți încapsularea și a spori atât stabilitatea, cât și biodisponibilitatea orală. Totuși, utilizarea polimerilor este corelată cu o dimensiune mai mare a particulelor (adesea >100nm). Nanoemulsia de curcuminoizi preparată de Lu et al. a avut o dimensiune substanțial redusă, de 12–16nm. Durata de valabilitate a fost, de asemenea, îmbunătățită, cu o stabilitate ridicată a nanoemulsiei noastre de curcuminoizi pe o perioadă de depozitare de 6 luni la 4℃ și 25℃, așa cum indică o dimensiune medie a particulelor de 12,4 ± 0,5nm și, respectiv, 16,7 ± 0,6nm după depozitarea prelungită.

Efectul excipienților farmaceutici și nanoemulsificarea ultrasonică

Dong et al. au investigat 21 de excipienți farmaceutici și efectele acestora asupra biodisponibilității flavonoidei model crizină. Cinci excipienți – și anume Brij 35, Brij 58, labrasol, oleat de sodiu și Tween20 – au inhibat semnificativ glucuronidarea crizinei. Oleatul de sodiu a fost cel mai puternic inhibitor al glucuronidării.

Mebudipină: Khani et al. (2016) raportează formularea unei nanoemulsii încărcate cu mebudipină, care conține oleat de etil, Tween 80, Span 80, polyethylene glycol 400, etanol și apă DI, preparată cu ajutorul unui ultrasonicator cu sondă. Aceștia au constatat că dimensiunea particulelor pentru o formulare optimă a fost de 22,8 ± 4,0 nm, ceea ce a dus la o biodisponibilitate relativă a nanoemulsiei de mebudipină crescută de aproximativ 2,6 ori. Rezultatele experimentelor in vivo au arătat că formularea sub formă de nanoemulsie a reușit să crească semnificativ biodisponibilitatea mebudipinei comparativ cu suspensia, varianta solubilă în ulei și soluția micelară.

Nanoemulsie ultrasonică pentru administrarea oculară a medicamentelor

Nanoemulsiile oculare, de ex. pentru administrarea oftalmică a medicamentelor, au fost preparate pentru a obține o disponibilitate mai bună, o penetrare mai rapidă și o eficacitate mai mare.
Ammar et al (2009) au formulat clorhidratul de dorzolamidă într-o nanoemulsie (interval de dimensiuni de 8,4–12,8nm) pentru a obține efecte sporite în tratamentul glaucomului, o reducere a numărului de aplicări pe zi și o mai bună complianță a pacienților comparativ cu picăturile oftalmice convenționale. Nanoemulsiile dezvoltate au prezentat un debut rapid al acțiunii medicamentului și un efect prelungit, precum și o biodisponibilitate crescută a medicamentului comparativ cu produsul convențional de pe piață.
cu eficacitate terapeutică ridicată

Morsi et al. (2014) au preparat nanoemulsii încărcate cu acetazolamidă după cum urmează: 1% w/w acetazolamidă (ACZ) a fost sonicată cu amestecuri de surfactant / co-surfactant / ulei până la dizolvarea completă a medicamentului, apoi faza apoasă conținând 3% w/w dimetil sulfoxid (DMSO) a fost adăugată picătură cu picătură pentru a prepara nanoemulsii conținând 39% w/w fază apoasă, în timp ce, pentru a prepara nanoemulsii cu un conținut de apă de 59%, s-a utilizat o fază apoasă conținând 20% DMSO. DMSO a fost adăugat pentru a preveni orice precipitare a medicamentului după adăugarea fazei apoase. Nanoemulsiile au fost preparate cu o dimensiune medie a picăturilor de 23,8–90,2nm. Nanoemulsiile preparate cu un conținut mai mare de apă, de 59%, au prezentat cea mai mare eliberare a medicamentului.
Acetazolamida nanoemulsificată a fost formulată cu succes sub formă de nanoemulsie, care a demonstrat o eficacitate terapeutică ridicată în tratamentul glaucomului, împreună cu un efect prelungit.

Ultrasonicatoare de înaltă performanță pentru nanoemulsificare și nanoîncapsulare

Hielscher Ultrasonics oferă sisteme ultrasonice de la omogenizatoare compacte de laborator până la soluții industriale la cheie. Pentru a produce nanoemulsii de cea mai înaltă calitate farmaceutică, un proces de emulsificare fiabil este esențial. Gama largă de sonotrode și celule de flux Hielscher, precum și insertul opțional MultiphaseCavitator MPC48 permit clienților noștri să configureze condițiile optime de procesare pentru a produce emulsii de dimensiuni nanometrice la o calitate standardizată, fiabilă și constantă. Ultrasonicatoarele Hielscher sunt echipate cu software de ultimă generație pentru operare și control – asigurând producția fiabilă de produse farmaceutice standardizate și suplimente de calitate farmaceutică.
Contactați-ne astăzi pentru a descoperi posibilitățile API-urilor și fitochimicalelor nanoformulate cu ultrasunete!