Ультразвуковая технология Хильшера

Ультразвуковая обработка наночастиц для фармацевтических препаратов

Ультразвук является инновационной технологией, которая успешно используется для сонохимического Синтез, Дезагломерация, дисперсия, ЭМУЛЬГИРУЮЩЕЕ, Функционализации и активация частиц. В частности, в области нанотехнологий, то обработка ультразвуком является основным методом для синтеза и обработки целей наноразмерных материалов. Поскольку нанотехнология приобрела этот выдающийся научный интерес, частицы наноразмерные используются в чрезвычайно многих научных и промышленных областях. Филиал Фарма обнаружил высокий потенциал этого гибкого и изменчивого материал тоже. Следовательно, наночастицы участвуют в различные функциональные применения в фармацевтической промышленности, они включают в себя:

  • доставки лекарственного средства (носитель)
  • диагностические препараты
  • упаковка продукта
  • биомаркеров

Наноматериалы в фармацевтике

В частности, доставка лекарств через наночастицы уже является проверенным методом доставки активных агентов, которые вводились до перорального или инъекции. (Bawa 2008). Нано-рецептурные препараты могут дозироваться и поставляться гораздо эффективнее, поскольку новые методы открывают совершенно новые способы лечения. Эта технология с высоким потенциалом помогает доставлять лекарства, тепло или другие активные вещества в определенные клетки, то есть в больные клетки. Благодаря этой прямой доставке лекарств здоровые клетки не подвергаются воздействию лекарств. Одно поле в том, что нано-рецептурные препараты уже показывают, что их многообещающие результаты - это терапия рака. В терапии рака большое преимущество наноразмерных веществ заключается в том, что высокие дозы молекул лекарственного средства могут быть доставлены непосредственно в опухолевые клетки для максимального эффекта при минимизации побочных эффектов для других органов. (Liu et al., 2008). Это преимущество дает наноразмерность тем, что частицы способны пропускать клеточные стенки и мембраны и высвобождать активные агенты препарата непосредственно в целевые клетки.

Обработка наноматериалы

Как наноматериалы определяются как частицы с размером менее 100 нм это означает, что производство и переработка этих веществ требуются более высокие усилия.
Для формирования и обработки наночастиц, агломераты должны быть сломаны и силы связи должны были преодолены. Ультразвуковая кавитация является хорошо известная технология деагломерации и дисперсных наноматериалов. Разнообразие форм и наноматериалы открывает многочисленные изменения для фармацевтических исследований. углеродные нанотрубки (УНТ) имеют большой внутренний объем, который позволяет инкапсулировать большее количество молекул лекарственного средства, и они имеют различные внутренние и внешние поверхности для функционализации. (Hilder et al., 2008). Таким образом, УНТ способны переносить в клетки различные молекулы, такие как активные агенты, ДНК, белки, пептиды, нацеливающие лиганды и т. Д. CNT были признаны в качестве квинтэссенциальных наноматериалов и приобрели статус одного из самых активных областей нанонауки и нанотехнологий. MWCNT состоит из 2-30 концентрических графитовых слоев, диаметр которых составляет от 10 до 50 нм и длину более 10 мкм. С другой стороны, SWCNT намного тоньше, с диаметром от 1,0 до 1,4 нм. (Srinivasan 2008). Наночастицы, а также нанотрубки могут проникать в клетки и полностью поглощаться ими. Известно, что фунтированные углеродные нанотрубки (f-CNT) повышают растворимость и обеспечивают эффективную направленность опухоли. Таким образом, f-УНТ, ОСНТ и MWNT не могут быть цитотоксичными (= токсичны для клеток) и изменять функцию иммунной системы. Например, Одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) высокой чистоты может быть получен на сонохимических образом: ОУНТ высокой чистоты может быть получен в виде жидким раствора путем обработки ультразвука порошка диоксида кремния в течение 20 мин. при комнатной температуре и давлении окружающей среды. (Srinivasan 2005)

Sonochemically подготовленных одностенные углеродные нанотрубки (ОСНТ / ОУНТ)

Рис.1: Сонохимическое производство SWCNTs. Порошок диоксида кремния в растворе смеси ферроцен-ксилола было обрабатывают ультразвуком в течение 20 мин. при комнатной температуре и при атмосферном давлении. Ультразвук производит SWCNTs высокой чистоты на поверхности порошка диоксида кремния. (Jeong и др. 2004)

Функционированные углеродные нанотрубки (f-CNT) также могут выступать в качестве систем доставки вакцин. Основная идея состоит в том, чтобы связать антиген с углеродными нанотрубками, сохраняя при этом его конформацию, тем самым вызывая реакцию антитела с правильной специфичностью.
Керамические наночастицы, т.е. полученные из кремнезем, диоксид титана или оксид алюминия, имеют поверхность пористых частиц, что делает их идеальным носителем лекарственного средства.

Ультразвуковой синтез и осаждение наночастиц

Наночастицы могут образовываться снизу вверх путем синтеза или осаждения. Sonochemistry является одним из самых ранних методов, используемых для получения наноразмерных соединений. Suslick в своей оригинальной работе, обрабатывали ультразвуком Fe (CO) 5 либо в виде чистой жидкости или в растворе deaclin и размер полученных аморфных наночастиц 10-20nm железа. Как правило, пересыщенного смесь начинает формироваться твердые частицы из высококонцентрированных материала. Обработка ультразвук улучшает смешивание предварительных курсоров и увеличивает массообмен на поверхности частиц. Это приводит к меньшему размеру частиц и более высокой однородности.

Ультразвуковые гомогенизаторы позволяют для эффективного диспергирования, деагломерации и mfunctionalization наноматериалов.

Рис. 1: лабораторный прибор Хилшера в UP50H для обработки ультразвуком небольших объемов, например, диспергирование нТа.

Ультразвуковая Функционализация наночастиц

Чтобы получить наночастицы с определенными характеристиками и функциями, поверхность частиц должна быть модифицирована. Различные наносистемы, такие как полимерные наночастицы, липосомы, дендримеры, углеродные нанотрубки, квантовые точки и т. Д., Могут быть успешно функционализированы для эффективного использования в фармацевтике.
Для того, чтобы функционализации полной поверхности каждой отдельной частицы, требуется хороший метод дисперсии. При распылении, частицы, как правило, окружены пограничный слой молекул привлекали к поверхности частицы. Для того, чтобы новых функциональных групп, чтобы добраться до поверхности частиц, этот пограничный слой должен быть разбит или удалены. Струи жидкости, возникающие в результате ультразвуковой кавитации может достигать скорости до 1000 км / ч. Этот стресс помогает преодолеть силы притяжения и несет в себе функциональные молекулы на поверхности частиц. В сонохимии, этот эффект используется для повышения производительности дисперсных катализаторов.

Практический пример:

Ультразвуковая функционирование ОУНТП с помощью PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) показали, что дисперсия однослойных углеродных нанотрубок (ОСНТ) путем ультразвуковой обработки с фосфолипид-полиэтиленгликолем (PL-PEG) фрагментирует его, тем самым препятствуя его способности блокировать неспецифическое поглощение клетками. Тем не менее, нефрагментированный PL-PEG способствует специфическому клеточному поглощению целевых ОСНТ для двух различных классов рецепторов, экспрессируемых раковыми клетками. Ультразвуковая обработка в присутствии PL-PEG является распространенным методом, используемым для диспергирования или функционализации углеродных нанотрубок, а целостность ПЭГ важна для содействия специфическому клеточному поглощению лиганд-функционализированных нанотрубок. Поскольку фрагментация является вероятным следствием ультразвука, метод, обычно используемый для рассеивания ОНТ, это может быть проблемой для некоторых приложений, таких как доставка лекарств.

Ультразвуковой диспергатор оборудование, такие как ультразвуковой дезинтегратор UP400S является идеальным инструментом для разгона и Fragmente ОУНТА с целью подготовки фармацевтических веществ.

Рис. 2: Ультразвуковая дисперсия SWCNTs с PL-PEG (Zeineldin 2009 и др.)

Ультразвуковые липосомы Формирование

Другим успешным применением ультразвука является подготовка липосом и нанолипосом. Липосомальные препараты и системы доставки генов играют важную роль в многообразных методах лечения, но также в косметике и питании. Липосомы являются хорошими носителями, так как водорастворимые активные вещества могут быть помещены в водный центр липосом или, если агент является жирорастворимым, в липидном слое. Липосомы могут образовываться с помощью ультразвука. Основным материалом для липосомного препарирования являются амфильные молекулы, полученные или основанные на липидах биологических мембран. Для образования небольших однослойных везикул (SUV) дисперсию липидов осторожно обрабатывают ультразвуком – например, с помощью портативного ультразвукового устройства UP50H (50 Вт, 30 кГц), VialTweeter или ультразвуковой реактор UTR200 – в ледяной бане. Продолжительность такой ультразвуковой обработки длится ок. 5 - 15 минут. Другим методом получения небольших однослойных везикул является ультразвуковая обработка липосом многослойных везикул.
Dinu-Pirvu et al. (2010) сообщает о получении трансферсосом путем ультразвуковой генерации MLV при комнатной температуре.
Hielscher Ultrasonics предлагает различные ультразвуковые приборы, сонотроды и аксессуары для удовлетворения требований всех видов процессов.

Ультразвуковая инкапсуляция агентов в липосомы

Липосомы работают как носители для активных агентов. Ультразвук является эффективным инструментом для подготовки и формирования липосом для захвата активных агентов. Перед инкапсулированием липосомы имеют тенденцию образовывать кластеры из-за поверхностного заряда-заряда взаимодействия полярных головок фосфолипидов (Míckova et al., 2008), кроме того, они должны быть открыты. В качестве примера, Zhu et al. (2003) описывают инкапсуляцию порошка биотина в липосомы путем ультразвука. По мере добавления порошка биотина в раствор суспензии везикул раствор обрабатывали ультразвуком прибл. 1 час. После этого лечения биотин был захвачен в липосомы.

Липосомные эмульсии

Для усиления эффекта воспитания увлажняющих или антивозрастных кремов к липосомным дисперсиям добавляются лосьоны, гели и другие косметейные препараты, эмульгатор для стабилизации более высоких количеств липидов. Но исследования показали, что способность липосом вообще ограничена. С добавлением эмульгаторов этот эффект проявляется раньше, а дополнительные эмульгаторы вызывают ослабление барьерной аффинности фосфатидилхолина. Наночастицы – состоящий из фосфатидилхолина и липидов, - ответ на эту проблему. Эти наночастицы образованы масляной каплей, покрытой монослоем фосфатидилхолина. Использование наночастиц позволяет составы, которые способны поглощать больше липидов и оставаться стабильными, так что дополнительные эмульгаторы не нужны.
Ультразвук является проверенным методом получения наноэмульсий и нанодисперсий. Высокоинтенсивное ультразвуковое исследование обеспечивает мощность, необходимую для диспергирования жидкой фазы (дисперсной фазы) в малых капельках во второй фазе (непрерывная фаза). В зоне диспергирования пузырьки кавитационного разрыва вызывают интенсивные ударные волны в окружающей жидкости и приводят к образованию жидких струй с высокой скоростью жидкости. Чтобы стабилизировать вновь образовавшиеся капли дисперсной фазы против коалесценции, к эмульсии добавляют эмульгаторы (поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные вещества) и стабилизаторы. Поскольку коалесценция капель после разрушения влияет на окончательное распределение размеров капель, эффективно стабилизирующие эмульгаторы используются для поддержания окончательного распределения размеров капель на уровне, равном распределению сразу после разрушения капель в зоне ультразвукового диспергирования.

Липосомные дисперсии

Липосомные дисперсии, основанные на ненасыщенном фосфатидилхлорине, не обладают устойчивостью к окислению. Стабилизация дисперсии может быть достигнута с помощью антиоксидантов, таких как комплекс витаминов С и Е.
Ortan et al. (2002), достигнутые в их исследовании относительно ультразвуковой подготовки эфирного масла Anethum graveolens в липосомах. После обработки ультразвуком размер липосом составлял 70-150 нм, а для MLV - 230-475 нм; эти значения были приблизительно постоянными также через 2 месяца, но были замечены через 12 месяцев, особенно в дисперсии SUV (см. гистограммы ниже). Измерение стабильности, касающееся потери масла и распределения по размерам, также показало, что липосомные дисперсии поддерживают содержание летучего масла. Это говорит о том, что захват эфирного масла в липосомах повысил стабильность масла.

Подготовленные ультразвук мульти-пластинчатые везикулы (MLV) и одиночные одноламеллярные везикулы (SUV) показывают хорошую стабильность в отношении существенной потери масла и распределения частиц по размерам.

Рис. 3: Ortan и др. (2009): Устойчивость MLV и внедорожников дисперсий после 1 года. липосомные композиции хранили при 4 ± 1 ° С.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о ультразвуковом липосомальном!

Ультразвуковые эффекты

В дополнение к ультразвуковому производству наночастиц обработка этих веществ является широким полем для применения ультразвука. Агломераты должны быть разбиты, частицы должны быть распущены и / или диспергированы, поверхности должны быть активированы или функционализированы, а нанокапельки должны быть эмульгированы. Для всех этих этапов обработки ультразвук является доказанным существенным методом. Ультразвук высокой мощности вызывает сильные эффекты. Звуковые волны, распространяющиеся в жидкие среды, при звукоизменяющих жидкостях при высоких интенсивностях приводят к чередованию циклов высокого давления (сжатия) и низкого давления (разрежения) со скоростями, зависящими от частоты. Во время цикла низкого давления высокоинтенсивные ультразвуковые волны создают небольшие пузырьки вакуума или пустоты в жидкости. Когда пузырьки достигают объема, при котором они больше не могут поглощать энергию, они сильно разрушаются во время цикла высокого давления. Это явление называется кавитация,
Имплозии результатов кавитационных пузырьков в микро-турбулентности и микро-струи до 1000 км / ч. Крупные частицы подвергаются эрозии поверхности (с помощью кавитации распада в окружающей жидкости) или уменьшения размера частиц (в результате деление через столкновение между частицами или схлопывание кавитационных пузырьков, сформированным на поверхности). Это приводит к резкому ускорению процессов диффузии, массообменных и твердофазных реакций из-за размера кристаллитов и изменения структуры. (Suslick 1998)

Ультразвуковая обработка оборудования

Хильшер является главным поставщиком высокого качества и высокой производительности процессоров ультразвуковых для лаборатории и промышленного применения. Устройства в диапазоне от 50 Вт вплоть до 16 000 Вт позволяют найти правильный ультразвуковой процессор для каждого тома и каждый процесс. По своей высокой производительности, надежности и простоты в эксплуатации, ультразвуковая терапия является важным методом для подготовки и обработки наноматериалов. Оснащен CIP (очистки на месте) и SIP (стерилизовать-на-месте), ультразвуковые приборы Hielscher гарантируют безопасное и эффективное производство в соответствии с фармацевтическими стандартами. Все специфические ультразвуковые процессы могут быть легко протестированы в лаборатории или настольном масштабе. Результаты этих испытаний полностью воспроизводимые, так что следующее расширение масштабов линейно и может быть легко сделаны без дополнительных усилий в отношении оптимизации процесса.

Sono-синтез может быть осуществлен в виде периодического или непрерывного процесса.

Рис. 2: реактор проточной ячейки Ультразвуковой позволяет для непрерывной обработки.

Литература / Ссылки

  • Бава, Радж (2008): Наночастицы на основе терапии у людей: Обзор. В: Закон о нанотехнологиях & Бизнес, лето 2008.
  • Дину-Пирву, Кристина; Хлевка, Кристина; Ортан, Алина; Prisada, Razvan (2010): Упругие везикулы как носители наркотиков, хотя кожа. В: Farmacia Vol.58, 2/2010. Бухарест.
  • Хилдер, Tamsyn A .; Хилл, Джеймс М. (2008): Инкапсуляция противораковых цисплатин наркотиков в нанотрубки. ICONN 2008. http://ro.uow.edu.au/infopapers/704
  • Jeong, Су-Hwan; Ко, Ю-Хе; Парк Jing-Бонг; Парк, Wanjun (2004 г.): Сонохимические Маршрут к одностенных углеродных нанотрубок в условиях окружающей среды. В: Журнал Американского химического общества 126/2004; стр. 15982-15983.
  • Ко, Веон Бэ; Парк, Бён Ен; Ли, Янг Мин; Хван, Сон Хо (2009): Синтез фуллерена -C60-золотых наночастиц с использованием неионических сурфактантсполизорбата 80 и brij 97. В: журнал Керамической обработки исследований Том 10, 1/2009; стр. 6-10.
  • Лю, Чжуан; Чэнь, Кай; Дэвис, Коррин; Шерлок, Сара; Цао, Цичжэнь; Чэнь Сяоюань; Dai, Hongjie (2008): Доставка лекарств с углеродными нанотрубками для лечения рака In vivo. В: Исследования рака 68; 2008.
  • Mícková, A.; Tománková, K.; Kolárová, H.; Bajgar, R.; Kolár, P.; Sunka, P.; Plencner, M.; Якубова, р. Бенеш, Дж.; Kolácná, L.; Plánka, A.; Amler, E. (2008): Ультразвуковая ударная волна как механизм управления липосомной системой доставки лекарств для возможного использования в лесах, имплантированных у животных с ятрогенными дефектами суставного хряща. В: Acta Veterianaria Brunensis Vol. 77, 2008; стр. 285-280.
  • Нахар, М .; Датта, Т .; МУРУГЕСАН, S .; Asthana, A .; Мишра, D .; Ражкумар, В .; Тара, М .; Сарафом, S .; Jain, Н. К. (2006): функциональные полимерные наночастицы: эффективный и перспективный инструмент для активной доставки биоактивных. В: Critical Reviews в терапевтических системах Drug Carrier, Vol. 23, 4/2006; стр. 259-318.
  • Ortan, Алина; Campeanu, Gh .; Дин-Pirvu, Cristina; Попеску, Lidia (2009): Исследования, касающиеся захвата Anethum Graveolens эфирное масло в липосомы. В: Poumanian Биотехнологические Letters Vol. 14, 3/2009; стр. 4411-4417.
  • Srinivasan, C. (2008): Углеродные нанотрубки в терапии рака. В: Current Science, Vol.93, № 3, 2008.
  • Сринивасан, С. (2005) Метод А «ЗВУК» для синтеза однослойных углеродных нанотрубок в условиях окружающей среды. В: Current Science, Vol.88, No.1, 2005 С. 12-13..
  • Суслик, Кеннет С. (1998): Кирк-Отмер Энциклопедия химической технологии; 4-й изд. J. Wiley & Sons: Нью-Йорк, Vol. 26, 1998. стр. 517-541.
  • Zeineldin, Reema; Аль-Хаик, Марван; Хадсон, Лори Г. (2009): Роль Полиэтиленгликоля Целостности в специфическом рецепторе таргетирования углеродных нанотрубок для раковых клеток. В: Nano Letters 9/2009; стр. 751-757.
  • Чжу Хай Фэн; Ли, июнь Bai (2003): Признание биотина-функционализированные липосомы. В: китайский Химикалии Letters Vol. 14, 8/2003; стр. 832-835.

Свяжитесь с нами / Спросите дополнительную информацию

Поговорите с нами о ваших требованиях к обработке. Мы порекомендуем наиболее подходящие параметры настройки и обработки для вашего проекта.





Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,