Ультразвуковая рецептура ниосом

Ниосомы представляют собой наноразмерные везикулы, которые могут быть использованы в качестве носителя для лекарств (например, лекарств от рака) и других биологически активных веществ. Ультразвуковая эмульгация – это простой и быстрый метод получения небольших ниосом с высокой лекарственной нагрузкой.

Ниосомные везикулы в качестве наноносителя для активных ингредиентов

Ниосома представляет собой везикулу на основе неионогенного поверхностно-активного вещества, в основном образованную неионогенным поверхностно-активным веществом и включением холестерина в качестве вспомогательного вещества. Ниосомы более устойчивы к химическому разложению или окислению и имеют более длительное время хранения по сравнению с липосомами. Благодаря поверхностно-активным веществам, используемым для получения ниосом, они являются биоразлагаемыми, биосовместимыми и неиммуногенными. Ниосомы осмотически активны, химически стабильны и имеют более длительное время хранения по сравнению с липосомами. В зависимости от размера и пластинчатости доступны различные методы подготовки, такие как ультразвуковая обработка, обратнофазное испарение, гидратация тонких пленок или трансмембранный процесс поглощения препарата с помощью градиента pH. Ультразвуковое получение ниосом является предпочтительным методом получения однослойных везикул, которые имеют небольшие размеры и однородные по размеру.

Ультразвуковая ниосомная формула

Для получения ниосом эмульсия «масло в воде» (м/в) должна быть приготовлена из органического раствора поверхностно-активного вещества, холестерина и водного раствора, содержащего биологически активное соединение, т.е. лекарственное средство. Ультразвуковая эмульгация является превосходным методом смешивания несмешивающихся жидкостей, таких как масло и вода. Путем срезания капель обеих фаз и разбиения их до наноразмеров получается наноэмульсия. Впоследствии органический растворитель испаряется, в результате чего образуются ниосомы, загруженные терапевтическими агентами, которые диспергируются в водной фазе. По сравнению с механическим перемешиванием, ультразвуковой метод составления рецептур ниосом отличается тем, что в быстром процессе формируются ниосомы с меньшим средним размером и более низким показателем полидисперсности. Использование пузырьков меньшего размера, как правило, предпочтительнее, учитывая, что они, как правило, лучше избегают механизмов выведения из организма, чем более крупные частицы, и остаются в кровотоке в течение более длительного времени. (ср. Bragagni et al. 2014)

Протоколы ультразвуковой подготовки ниосом

Формулировка ниосом с использованием ультразвука была тщательно исследована, поэтому доступны многочисленные научно обоснованные протоколы для ультразвукового производства ниосом.
Ниже вы можете найти краткий обзор нескольких протоколов составления рецептур для подготовки и загрузки ниосом с помощью ультразвуковой обработки.

Ниосомы с экстрактами Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) превратили экстракт сырой нефти Withania somnifera в ниосомы, предназначенные для местного применения. Биологически активные соединения инкапсулировали путем впрыска растворителя. Таким образом, органическая и водная фазы непрерывно перемешивались с помощью магнитов, а температура поддерживалась на уровне 60°C ± 2°C до тех пор, пока органический растворитель не был удален. Полученный состав охлаждали и обрабатывали ультразвуком на льду с помощью ультразвукового аппарата Hielscher UP200ST. Ниосомы имели средние размеры в диапазоне от ок. 165,9 ± 9,4 и показали высокую эффективность захвата (EE%) витанолида А.

Ниосомы с доксорубицином
N-пальмитоилглюкозамины ниосомы (Glu), загруженные доксорубицином, противораковым препаратом, получали путем встряхивания смеси NPG (16 мг), Span 60 (65 мг), холестерина (58 мг) и Solulan C24 (54 мг) в растворе доксорубицина (1,5 мг/мл, 2 мл, приготовленных в PBS) при 90°C в течение 1 ч с последующей ультразвуковой обработкой зондом в течение 10 мин (75% от макс.).
Везикулы хитозана пальмитоилгликоля (ГХП) получали, как описано ранее (11), путем зондирования ультразвуком гликоля хитозана (10 мг) и холестерина (4 мг) в растворе доксорубицина (1,5 мг/мл). (Dufes et al. 2004)

Альтернативные методы получения ниосом

Альтернативные методы составления ниосом, такие как метод обратнофазного испарения или трансмембранный процесс поглощения препарата с градиентом pH, предполагают применение ультразвуковой энергии. Оба метода в основном используются для формулирования многослойных везикул (MLV). Ниже вы можете найти краткое описание обеих техник и этапа обработки ультразвуком.

Ультразвуковая обработка при получении ниосом путем обратнофазного испарения

При методе Reverse Phase Evaporation (REV) компоненты ниосомальной формулы растворяют в смеси эфира и хлороформа и добавляют в водную фазу, в состав которой входит препарат. Ультразвуковая эмульгация используется для превращения смеси в эмульсию мелкого размера. Впоследствии органическая фаза испаряется. Ниосомы, получаемые при испарении органического растворителя, представляют собой униламеллярные везикулы большого размера.

Процесс поглощения препарата с трансмембранным градиентом pH

Для процесса трансмембранного градиента pH (внутрикислого) поглощения препарата (с дистанционной загрузкой) поверхностно-активное вещество и холестерин растворяют в хлороформе. Затем растворитель испаряется под вакуумом с получением тонкой пленки на стенке колбы с круглым дном. Пленку увлажняют 300 мМ лимонной кислотой (pH 4,0) путем вортексирования суспензии. Многопластинчатые везикулы замораживают и размораживают трижды, а затем обрабатывают ультразвуком с помощью ультразвукового аппарата зондового типа. К этой ниосомальной суспензии добавляют водный раствор, содержащий 10 мг/мл препарата, и делают его вортексом. Затем pH образца повышают до pH 7,0-7,2 с помощью 1М динатрийфосфата. Затем смесь нагревают до 60°C в течение 10 минут. Эта методика дает отдачу в многопластинчатых пузырьках. (ср. Kazi et al. 2010)

Ультразвуковое уменьшение размеров ниосом

Ниосомы обычно находятся в диапазоне размеров от 10 нм до 1000 нм. В зависимости от способа получения, ниосомы часто имеют относительно большие размеры и имеют тенденцию образовывать агрегаты. Тем не менее, конкретные размеры ниосом являются важным фактором, когда речь идет о целевом типе системы доставки. Например, очень маленький размер ниосом в нанометровом диапазоне наиболее подходит для системной доставки лекарств, когда лекарство должно быть доставлено через клеточные мембраны, чтобы достичь клеточного целевого сайта, в то время как более крупные ниосомы рекомендуются для внутримышечной и внутриполостной доставки лекарств или офтальмологического применения. Ультразвуковое уменьшение размеров ниосом является распространенным этапом при получении сильнодействующих ниосом. Ультразвуковые сдвиговые силы деагломерируют и диспергируют ниосомы в монодисперсные нанониосомы.

протокол – Ультразвуковое уменьшение размера липониосом

Naderinezhad et al. (2017) разработали биосовместимые LipoNioсомы (комбинация ниосомы и липосомы), содержащие Tween 60: холестерин: DPPC (при 55 : 30 : 15 : 3) с 3% DSPE-mPEG. Для уменьшения размеров полученных липониосом после гидратации их обрабатывали ультразвуковой обработкой суспензии в течение 45 мин (15 секунд включения и 10 секунд выключения, амплитуда 70% при 100 Вт) для минимизации агрегации частиц с помощью ультразвукового гомогенизатора UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Германия). Для метода pH-градиента высушенные пленки CUR, поверхностно-активных веществ и липидов гидратировали 1300 мл сульфата аммония (pH 1⁄4 4) при 63 °C в течение 47 мин. Затем наночастицы были обработаны ультразвуком на ледяной бане для получения небольших пузырьков.

Ультразвуковые аппараты для получения ниосом

Компания Hielscher Ultrasonic имеет многолетний опыт в разработке, производстве, распространении и обслуживании высокоэффективных ультразвуковых гомогенизаторов для фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.
Получение высококачественных ниосом, липосом, твердых липидных наночастиц, полимерных наночастиц, циклодекстриновых комплексов и других наноструктурированных носителей лекарственных средств – это процессы, в которых ультразвуковые системы Hielscher превосходят друг друга благодаря своей высокой надежности, стабильной выходной мощности и точной управляемости. Ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют точно контролировать все параметры процесса, такие как амплитуда, температура, давление и энергия ультразвука. Интеллектуальное программное обеспечение автоматически протоколирует все параметры ультразвуковой обработки (время, дата, амплитуда, чистая энергия, общая энергия, температура, давление) на встроенной SD-карте.
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: