Наноинкапсулированная интраназальная вакцина против S. Pneumoniae с применением ультразвука
Преимущество вакцин против S. pneumoniae, инкапсулированных в наночастицы
Mott и соавт. (2013) определили эффективность интраназального введения вакцинной конструкции на основе наночастиц сополимера молочной и гликолевой кислот размером 234 ± 87,5nm для формирования защиты от экспериментальной респираторной пневмококковой инфекции. Наночастицы, содержащие инкапсулированные термически инактивированные Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), сохранялись в легких в течение 11 дней после назального введения по сравнению с пустыми NP. Иммунизация NP-HKSP обеспечивала значительную устойчивость к инфекции, вызываемой S. pneumoniae, по сравнению с введением только HKSP. Усиление защиты коррелировало со значительным увеличением антигенспецифического, ассоциированного с Th1 цитокинового ответа IFN-c со стороны легочных лимфоцитов. Это исследование подтверждает эффективность технологии на основе NP как неинвазивного и направленного подхода к назально-легочной иммунизации против легочных инфекций.
Протокол ультразвукового получения наночастиц
Ультразвуковой лизис
1×106 наночастиц, содержащих инкапсулированные термически инактивированные Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), подвергали лизису путем обработки ультразвуком в 200µl фосфатно-солевого буфера (PBS), а 70 mg сополимера молочной и гликолевой кислот (PLGA) растворяли в 1 ml этилацетата. Эти два раствора смешивали и перемешивали на вортексном смесителе с максимальной скоростью в течение 1 min для получения первичной эмульсии «вода в масле».
Ультразвуковая инкапсуляция
Метод двойной эмульсии: затем первичную эмульсию смешивали с 3 ml раствора поливинилового спирта (PVA) концентрацией 1 %. Этот раствор обрабатывали ультразвуком с помощью ультразвукового процессора UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Германия) при амплитуде 40 % в течение 2 min в непрерывном режиме (100% цикла), в чистом стеклянном флаконе, погруженном в лед для отвода тепла, чтобы получить наночастицы PLGA с инкапсулированными HKSP. Затем раствор разбавляли до 20ml автоклавированной водой (стерилизованной фильтрованием через фильтр 0,22µ) и перемешивали в течение 1 h при комнатной температуре под слабым вакуумом для испарения этилацетата. После этого раствор центрифугировали для сбора NP, и этот процесс повторяли дважды для удаления избытка PVA. Осадок наночастиц ресуспендировали в 500µl автоклавированной воды и подвергали сублимационной сушке. Полученные наночастицы хранили при -20°C до дальнейшего использования.
Размер наночастиц PLGA с инкапсулированными термически инактивированными Streptococcus pneumoniae. Измерение размера частиц в водной суспензии наночастиц методом динамического рассеяния света показывает средний размер и гауссово распределение частиц в партии.
Источник: Mott и соавт.: Интраназальное введение вакцины на основе наночастиц усиливает защиту от S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ультразвуковой гомогенизатор UIP2000hdT (2kW) с реактором периодического действия с непрерывным перемешиванием
Ультразвуковые процессоры для получения фармацевтических составов
Hielscher Ultrasonic обладает многолетним опытом проектирования, производства, распространения и обслуживания высокопроизводительных ультразвуковых гомогенизаторов для фармацевтической и пищевой промышленности.
Получение высококачественных липосом, твердых липидных наночастиц, полимерных наночастиц и комплексов циклодекстринов – процессы, в которых ультразвуковые системы Hielscher применяются с высокой надежностью и обеспечивают превосходное качество продукции. Ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют точно контролировать все параметры процесса, такие как амплитуда, температура, давление и энергия обработки ультразвуком. Интеллектуальное программное обеспечение автоматически записывает все параметры обработки ультразвуком (время, дату, амплитуду, чистую энергию, общую энергию, температуру, давление) на встроенную SD-карту.
- Высокопроизводительное эмульгирование
- Точный контроль размера частиц и их загрузки
- Высокая загрузка активными веществами
- Точный контроль параметров процесса
- Быстрый процесс
- Нетермический процесс, точный контроль температуры
- Линейная масштабируемость
- Воспроизводимость
- Стандартизация процесса / GMP
- Зонды и реакторы, пригодные для автоклавирования
- CIP / SIP
В приведенной ниже таблице указана приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| не применимо | 10–100L/min | UIP16000 |
| не применимо | больше | группа устройств UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!
Мощные ультразвуковые гомогенизаторы для работы в масштабах от лабораторного до пилотного и промышленного масштаба.
Литература и источники
- 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.
Полезные сведения
Наноструктурированные носители лекарственных веществ
Наноразмерные носители лекарственных веществ, такие как наноэмульсии, липосомы, твердые липидные наночастицы, полимерные наночастицы и наноструктурированные липидные носители, используются для создания фармацевтических препаратов с улучшенными функциональными свойствами, такими как улучшенная биодоступность, повышенная биосовместимость, направленная доставка, благоприятный период полувыведения из крови и очень низкая токсичность для здоровых тканей или ее отсутствие. Обработка ультразвуком – высокоэффективный метод получения различных форм нанотерапевтических препаратов. Узнайте больше о применении ультразвука в фармацевтическом производстве!
Липосомы
Липосома – это сферическая везикула, имеющая как минимум один липидный бислой, который заключает в себе ядро из гидрофобных веществ. Как размер, так и гидрофобные и гидрофильные свойства делают липосомы эффективными системами доставки лекарственных веществ, например липосомального витамина C. На характеристики липосом существенно влияют липидный состав, поверхностный заряд, размер и метод получения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковом получении липосом!
Наноэмульсии
Наноэмульсии, или субмикронные эмульсии, – это эмульсии с размером капель в диапазоне 20–200nm и узким распределением капель по размерам. Наноразмерные капли обеспечивают ряд преимуществ при пероральном введении, а также при местной / трансдермальной доставке фармацевтических и биоактивных веществ, например в наноэмульсиях CBD. Способность наноразмерных капель эффективно растворять липофильные лекарственные вещества, а также повышенная скорость всасывания делают наноэмульсии часто используемой формой введения для обеспечения высокой биодоступности. Наноэмульгированные составы также могут использоваться для пролонгированного высвобождения липофильных или гидрофильных лекарственных веществ.
Узнайте больше об ультразвуковом получении наноэмульсий!
Твердые липидные наночастицы
Твердая липидная наночастица (SLN) – это сферическая наночастица со средним диаметром от 10 до 1000 нанометров. Твердые липидные наночастицы имеют твердую липидную матрицу ядра, в которой могут быть солюбилизированы липофильные молекулы (активные вещества), благодаря чему наночастица выполняет функцию носителя лекарственных веществ. Липидное ядро стабилизируется эмульгатором или поверхностно-активным веществом. Твердые липидные наночастицы применяются для парентерального и перорального введения, а также для глазной, легочной и местной доставки лекарственных веществ с целью повышения эффективности лечения и снижения системных побочных эффектов.
Узнайте больше о синтезе твердых липидных наночастиц с помощью ультразвука!
Наноструктурированные липидные носители
Как и твердые липидные наночастицы (SLNs), наноструктурированные липидные носители (NLCs) представляют собой еще одну форму наночастиц на основе липидов. Наноструктурированные липидные носители (NLC) – это модифицированные твердые липидные наночастицы, состоящие из смеси твердых и жидких липидов и обладающие улучшенной стабильностью и загрузочной емкостью.
Наноструктурированные липидные носители можно получать методом ультразвукового эмульгирования.
Наноразмерные кристаллы
Ультразвуковая кристаллизация и осаждение – высокоэффективный способ инкапсуляции веществ с низкой растворимостью в воде в кристалл с оболочкой. Zheng и соавт. (2020) сообщают об ультразвуковой инкапсуляции куркумина – биоактивного соединения со множеством полезных для здоровья свойств, но низкой биодоступностью из-за низкой растворимости в воде. Исследовательская группа разработала метод послойного (LbL) формирования полиэлектролитной нанооболочки для инкапсуляции молекул куркумина. Они утверждают: «[u]В отличие от широко используемых методов эмульгирования, наша LbL-инкапсуляция с помощью ультразвука позволяет получать наночастицы значительно меньшего размера. Для куркумина мы получили кристаллические наночастицы со средним размером 80 nm и ξ-потенциалом +30 mV или -50 mV, что обеспечивало стабильность этих наноколлоидов в течение нескольких месяцев (при хранении в насыщенном растворе лекарственного вещества). Формирование оболочек с двумя бислоями биосовместимых полиэлектролитов обеспечивало медленное высвобождение лекарственного вещества в течение примерно 20 часов».
Протокол зародышеобразования куркумина: порошок куркумина растворяли в 60 % растворе этанола / воды. После полного растворения куркумина добавляли водные поликатионы – поли(аллиламин гидрохлорид), PAH, или биоразлагаемый сульфат протомина (PS). Затем раствор обрабатывали ультразвуком с помощью UIP1000, мощного ультразвукового аппарата Hielscher Ultrasonic мощностью 1kW, при мощности 100watts на mL раствора. Во время обработки ультразвуком в раствор медленно добавляли воду. Из-за добавления воды растворитель становится более полярным, что снижает растворимость куркумина. Когда равновесная концентрация превышает порог растворимости, достигается пересыщение куркумина и начинается зародышеобразование кристаллов. При обработке ультразвуком высокой мощности рост частиц лекарственного вещества останавливается на начальных стадиях.
Узнайте больше об ультразвуковом осаждении и кристаллизации нанокристаллов!