Ультразвуковая рецептура наноструктурированных липидных носителей лекарственных средств

Наноструктурированные липидные носители (NLC) представляют собой усовершенствованную форму наноразмерных систем доставки лекарств с липидным ядром и водорастворимой оболочкой. NLC обладают высокой стабильностью, защищают активные биомолекулы от деградации и обеспечивают длительное высвобождение лекарств. Ультразвуковая технология является надежным, эффективным и простым методом получения нагруженных наноструктурированных липидных носителей.

Ультразвуковая подготовка наноструктурированных липидных носителей

Наноструктурные липидные носители (NLC) содержат твердый липид, жидкий липид и поверхностно-активное вещество в водной среде, что придает им хорошие характеристики растворимости и биодоступности. NLC широко используются для создания стабильных систем носителей лекарств с высокой биодоступностью и устойчивым высвобождением лекарств. NLC имеют широкий спектр применения, начиная от перорального до парентерального введения, включая местное/трансдермальное, офтальмологическое (глазное) и легочное введение.
Ультразвуковое диспергирование и эмульгирование является надежным и эффективным методом получения наноструктурированных липидных носителей, загруженных активными соединениями. Ультразвуковой препарат NLC имеет основное преимущество, заключающееся в том, что он не требует использования органического растворителя, большого количества поверхностно-активного вещества или присадок. Ультразвуковая рецептура NLC является относительно простым методом, так как липид плавления добавляется в раствор поверхностно-активного вещества, а затем подвергается ультразвуковой обработке.

Примеры протоколов для носителей липидов с ультразвуковой нагрузкой на наноструктуры

Нагруженные дексаметазоном NLC с помощью ультразвуковой обработки
Под ультразвуковым контролем была получена нетоксичная потенциальная офтальмологическая система NLC, что привело к узкому распределению размеров, высокой эффективности захвата дексаметазона и улучшению проникания. Системы NLC были подготовлены ультразвуком с использованием Hielscher UP200S ультразвуковой аппарат и Compritol 888 ATO, Miglyol 812N и Cremophor RH60 в качестве компонентов.
Твердый липид, жидкий липид и поверхностно-активное вещество расплавляли с помощью нагревательной магнитной мешалки при температуре 85ºC. Затем к расплавленной липидной смеси добавляли дексаметазон и диспергировали. Чистую воду нагревали до 85ºC и обрабатывали две фазы ультразвуком (с амплитудой 70% в течение 10 мин) с помощью Hielscher UP200S ультразвуковой гомогенизатор. Система NLC охлаждалась в ледяной бане.
Ультразвуковые NLC демонстрируют узкое распределение по размерам, высокую эффективность захвата ДХМ и улучшенное проникновение.
Исследователи рекомендуют использовать низкую концентрацию поверхностно-активного вещества и низкую концентрацию липидов (например, 2,5% для поверхностно-активного вещества и 10% для общего липида), поскольку в этом случае критические параметры стабильности (Z_Пр, ZP, PDI) и емкость загрузки препарата (EE%) являются подходящими, в то время как концентрация эмульгатора может оставаться на низком уровне.
(ср. Kiss et al. 2019)

NLC, загруженные ретинилпальмитатом, с помощью ультразвуковой обработки
Ретиноид является широко используемым ингредиентом в дерматологической терапии морщин. Ретинол и ретинилпальмитат - это два соединения из группы ретиноидов, которые обладают способностью вызывать толщину эпидермиса и эффективны как средство против морщин.
Рецептуру NLC готовили методом ультразвуковой обработки. Состав содержал 7,2% цетилпальмитата, 4,8% олеиновой кислоты, 10% Tween 80, 10% глицерина и 2% ретинилпальмитата. Для производства NLC, загруженных ретинилпальмитатом, были предприняты следующие шаги: смесь расплавленных липидов смешивается с поверхностно-активным веществом, сопутствующим поверхностно-активным веществом, глицерином и деионизированной водой при температуре 60-70°C. Эту смесь перемешивают смесителем с большими сдвиговыми усилиями при 9800 об/мин в течение 5 минут. После того, как предварительная эмульсия сформировалась, ее немедленно обрабатывают ультразвуком с помощью ультразвукового гомогенизатора зондового типа в течение 2 минут. Затем полученный NLC выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч. Эмульсию хранили при комнатной температуре в течение 24 ч и измеряли размер наночастиц. Формула NLC показала размеры частиц в диапазоне 200-300 нм. Полученный NLC имеет бледно-желтый вид, размер глобул 258±15,85 нм и индекс полидисперсии 0,31±0,09. На изображении ПЭМ ниже показаны НЛХ, нагруженные ретинилпальмитатом, полученные ультразвуком.
(ср. Pamudji et al. 2015)

NLC, загруженные Zingiber zerumbet, через Sonication
Наноструктурированные липидные носители состоят из смеси твердо-липидного, жидко-липидного и поверхностно-активного вещества. Это отличные системы доставки лекарств для введения биологически активных веществ с плохой растворимостью в воде и для значительного повышения их биодоступности.
Были предприняты следующие шаги для создания NLC, загруженных зерумбетом Zingiber. 1% твердого липида, т.е. глицерил моностеарат и 4% жидкий липид, т.е. кокосовое масло первого отжима, смешивали и плавили при 50°C с целью получения однородной, прозрачной липидной фазы. Впоследствии в липидную фазу добавляли 1% масло имбирного зерумбета, при этом температуру постоянно поддерживали на 10°C выше температуры плавления моностеарата глицерила. Для приготовления водной фазы дистиллированную воду, Tween 80 и соевый лецитин смешивали вместе в правильном соотношении. Водную смесь немедленно добавляли в липидную смесь для образования предэмульсионной смеси. Затем предварительную эмульсию гомогенизировали с помощью гомогенизатора с большими сдвиговыми усилиями при 11 000 об/мин в течение 1 минуты. После этого предварительную эмульсию обрабатывали ультразвуком с помощью ультразвукового аппарата зондового типа с амплитудой 50% в течение 20 мин. Наконец, дисперсию NLC охлаждали в ледяной водяной бане до комнатной температуры (25±1°C) с целью охлаждения суспензии в холодной ванне для предотвращения агрегации частиц. NLC хранились при температуре 4°C.
NLC, заряженные зерумбетом Zingiber, имеют нанометровый размер 80,47±1,33, стабильный индекс полидисперсии 0,188±2,72 и заряд дзета-потенциала -38,9±2,11. Эффективность инкапсуляции показывает способность липидного носителя инкапсулировать масло Zingiber zerumbet с эффективностью более 80%.
(ср. Rosli et al. 2015)

NLC, загруженные валсаратаном, через ультразвук
Вальсаратан является блокатором рецепторов ангиотензина II, используемым в антигипертензивном препарате. Валсартан имеет низкую биодоступность около 23% только из-за его плохой растворимости в воде. Использование ультразвукового метода эмульгирования расплава позволило получить НЛК с добавлением вальсаратана, отличающихся значительно улучшенной биодоступностью.
Просто маслянистый раствор Val смешивали с определенным количеством расплавленного липидного материала при температуре на 10°C выше точки плавления липидов. Водный раствор поверхностно-активного вещества получали путем растворения определенных масс Tween 80 и дезоксихолата натрия. Раствор поверхностно-активного вещества дополнительно нагревали до той же температуры и смешивали с маслянистым раствором липидного препарата путем зондирования ультразвуком в течение 3 мин с образованием эмульсии. Затем образовавшуюся эмульсию диспергировали в охлажденной воде путем магнитного перемешивания в течение 10 минут. Сформированные NLC отделяли центрифугированием. Были взяты пробы надосадочной жидкости и проанализированы на концентрацию Val с использованием валидированного метода ВЭЖХ.
Ультразвуковой метод эмульгирования расплава имеет ряд преимуществ, в том числе простоту при минимальных стрессовых условиях и лишен токсичных органических растворителей. Максимальная достигнутая эффективность захвата составила 75,04%
(ср. Albekery et al. 2017)

Другие активные соединения, такие как паклитаксел, клотримазол, домперидон, пуэрин и мелоксикам, также были успешно включены в твердые липидные наночастицы и наноструктурированные липидные носители с помощью ультразвуковых методов. (ср. Бахари и Хамишехкар 2016)

Ультразвуковое исследование в качестве метода получения рецептуры нанолипидных носителей (NLC) может быть использовано в качестве метода холодной или горячей гомогенизации. Ультразвуковая гомогенизация приводит к узкому распределению частиц по размерам, что улучшает стабильность NLC и его свойства при хранении.

Ультразвуковая холодная гомогенизация

При использовании метода холодной гомогенизации для получения наноструктурированных липидных носителей фармакологически активные молекулы, т.е. лекарственные средства, растворяются в липидном расплаве, а затем быстро охлаждаются с помощью жидкого азота или сухого льда. Во время охлаждения липиды затвердевают. Затем твердая липидная масса измельчается в наночастицах. Липидные наночастицы диспергируются в холодном растворе поверхностно-активного вещества, получая холодную предварительную суспензию. Наконец, эта суспензия подвергается ультразвуковой обработке, часто с использованием ультразвукового реактора с проточной ячейкой, при комнатной температуре.
Поскольку вещества нагреваются только один раз на первом этапе, ультразвуковая холодная гомогенизация в основном используется для создания термочувствительных препаратов. Поскольку многие биологически активные молекулы и фармацевтические соединения склонны к тепловому разложению, ультразвуковая холодная гомогенизация является широко используемым применением. Еще одним преимуществом метода холодной гомогенизации является отсутствие водной фазы, что облегчает инкапсуляцию гидрофильных молекул, которые в противном случае могли бы перейти из жидкой липидной фазы в водную фазу во время горячей гомогенизации.

Ультразвуковая горячая гомогенизация

Когда ультразвук используется в качестве метода горячей гомогенизации, расплавленные липиды и активное соединение (т.е. фармакологически активный ингредиент) диспергируются в горячем поверхностно-активном веществе при интенсивном перемешивании с получением предварительной эмульсии. Для процесса горячей гомогенизации важно, чтобы оба раствора, липидно-лекарственная суспензия и поверхностно-активное вещество были нагреты до одинаковой температуры (примерно на 5–10 °C выше температуры плавления твердого липида). На втором этапе предварительная эмульсия обрабатывается высокоэффективной ультразвуком при сохранении температуры.

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для наноструктурированных липидных носителей

Hielscher Ultrasonics’ мощные ультразвуковые системы используются во всем мире в фармацевтической промышленности&D и производство для производства высококачественных наноносителей лекарственных средств, таких как твердые липидные наночастицы (SLN), наноструктурированные липидные носители (NLC), наноэмульсии и нанокапсулы. Идти навстречу своим клиентам’ В соответствии с требованиями, Hielscher поставляет ультразвуковые аппараты от компактных, но мощных ручных лабораторных гомогенизаторов и настольных ультразвуковых аппаратов до полностью промышленных ультразвуковых систем для производства больших объемов фармацевтических составов. Широкий ассортимент ультразвуковых сонотродов и реакторов обеспечивает оптимальную установку для производства наноструктурированных липидных носителей (NLC). Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях.
Для того, чтобы наши клиенты могли соответствовать требованиям надлежащей производственной практики (GMP) и внедрять стандартизированные процессы, все цифровые ультразвуковые аппараты оснащены интеллектуальным программным обеспечением для точной настройки параметра ультразвуковой обработки, непрерывного управления процессом и автоматической записи всех важных параметров процесса на встроенную SD-карту. Высокое качество продукции зависит от управления технологическим процессом и постоянно высоких стандартов обработки. Ультразвуковые аппараты Hielscher помогут вам контролировать и стандартизировать ваш процесс!

Hielscher Ultrasonics’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокую амплитуду. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: