Nano-zapuzdrená intranazálna vakcína proti S. pneumoniae s ultrazvukom
Výhoda vakcín proti S. pneumoniae zapuzdrených nanočasticami
Mott et al. (2013) určili účinnosť intranazálneho podávania 234 ± 87,5 nm polymliečno-koglykolovej vakcíny nanočasticovej pri vytváraní ochrany pred experimentálnou respiračnou pneumokokovou infekciou. Nanočastice zapuzdrujúce tepelne usmrtené Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) boli zadržané v pľúcach 11 dní po nosovom podaní v porovnaní s prázdnym NP. Imunizácia NP-HKSP vyvolala významnú rezistenciu proti S. pneumoniae infekcie v porovnaní s podaním samotného HKSP. Zvýšená ochrana korelovala s významným zvýšením antigénovo špecifickej odpovede cytokínov IFN-c asociovanej s Th1 pľúcnymi lymfocytmi. Táto štúdia stanovuje účinnosť technológie založenej na NP ako neinvazívny a cielený prístup k nosovo-pľúcnej imunizácii proti pľúcnym infekciám.
Protokol o príprave ultrazvukových nanočastíc
ultrazvuková lýza
1×106 nanočastice zapuzdrujúce tepelne usmrtené Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) boli lyzované sonikáciou v 200 μl fosfátom pufrovaného fyziologického roztoku (PBS) a 70 mg kyseliny polymliečno-ko-glykolovej (PLGA) sa rozpustilo v 1 ml etylacetátu. Tieto dva roztoky sa zmiešali a vírili pri maximálnej rýchlosti po dobu 1 minúty, aby sa vytvorila primárna emulzia voda v oleji.
Ultrazvukové zapuzdrenie
Metóda dvojitej emulzie: Primárna emulzia sa potom zmiešala s 3 ml 1 % roztoku polyvinylalkoholu (PVA). Tento roztok bol sonikovaný pomocou ultrazvukového procesora UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Nemecko) pri 40 % amplitúde počas 2 minút v nepretržitom režime (100 % cyklus) v čistej sklenenej liekovke ponorenej do ľadu na odvod tepla, na prípravu nanočastíc PLGA zapuzdrujúcich HKSP. Roztok sa ďalej zriedil na 20 ml v autoklávovanej vode (sterilizovaný filter 0,22 μ) a miešal sa 1 hodinu pri izbovej teplote v miernom vákuu, aby sa odparil etylacetát. Roztok sa potom odstredil, aby sa zhromaždili NP, a tento proces sa opakoval dvakrát, aby sa odstránil prebytočný PVA. Nanočasticová peleta bola resuspendovaná v 500 μl autoklávovanej vody a lyofilizovaná. Konečné nanočastice boli skladované pri teplote -20 °C až do ďalšieho použitia.
Veľkosť častíc zabitých teplom Streptococcus pneumoniae-zapuzdrené nanočastice PLGA. Veľkosť častíc vodnej suspenzie nanočastíc meraná dynamickým rozptylom svetla ukazuje priemernú veľkosť a Gaussovu distribúciu častíc v dávke.
Ultrazvukový homogenizátor UIP2000hdT (2kW) s kontinuálne miešaným dávkovým reaktorom
Ultrazvukové procesory pre farmaceutické formulácie
Spoločnosť Hielscher Ultrasonic má dlhoročné skúsenosti s návrhom, výrobou, distribúciou a servisom vysokovýkonných ultrazvukových homogenizátorov pre farmaceutický a potravinársky priemysel.
Príprava vysokokvalitných lipozómov, pevných lipidových nanočastíc, polymérnych nanočastíc a cyklodextrínových komplexov sú procesy, ktoré sa ultrazvukové systémy Hielscher používajú s vysokou spoľahlivosťou a vynikajúcou kvalitou výstupu. Ultrazvukové prístroje Hielscher umožňujú presnú kontrolu nad všetkými parametrami procesu, ako je amplitúda, teplota, tlak a sonikácia. Inteligentný softvér automaticky protokoluje všetky parametre ultrazvuku (čas, dátum, amplitúda, čistá energia, celková energia, teplota, tlak) na vstavanej SD karte.
- Vysoko výkonná emulgácia
- Presná kontrola nad veľkosťou častíc a zaťažením
- Vysoká záťaž účinných látok
- Presná kontrola procesných parametrov
- Rýchly proces
- Netepelná, presná regulácia teploty
- lineárna škálovateľnosť
- reprodukovateľnosť
- Štandardizácia procesov? SVP
- Autoklávovateľné sondy a reaktory
- CIP? SIP
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás!? Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do pilot a priemyselný stupnica.
Literatúra/Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
nanoštruktúrované nosiče liečiv
Nosiče liečiv nanoveľkosti, ako sú nanoemulzie, lipozómy, nanočastice pevných lipidov, polymérne nanočastice a nanoštruktúrované lipidové nosiče, sa používajú na formuláciu liečiv so zvýšenými funkciami, ako je zlepšená biologická dostupnosť, zvýšená biokompatibilita, cielené dodávanie, priaznivý polčas rozpadu krvi a veľmi nízka alebo žiadna toxicita pre zdravé tkanivá. Ultrazvuk je vysoko účinná technika na formulovanie rôznych foriem nanoterapeutík. Prečítajte si viac o ultrazvukových aplikáciách vo farmaceutickej výrobe!
lipozómy
Lipozóm je guľovitý vezikula s najmenej jednou lipidovou dvojvrstvou, ktorá zahŕňa jadro hydrofóbnych látok. Veľkosť, ako aj hydrofóbny a hydrofilný charakter menia lipozómy na silné systémy dodávania liekov, napr. lipozomálny vitamín C. Vlastnosti lipozómov sú podstatne ovplyvnené zložením lipidov, povrchovým nábojom, veľkosťou a technikou prípravy. Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej príprave lipozómov!
nanoemulzie
Nanoemulzie alebo submikrónové emulzie sú emulzie s veľkosťou kvapiek medzi 20-200 nm a úzkym rozložením kvapiek. Kvapôčky nanoveľkosti ponúkajú niekoľko výhod pri perorálnom podaní, ako aj pri lokálnom? transdermálnom podávaní farmaceutických a bioaktívnych látok, napr. nanoemulzií CBD. Nanokvapôčky so schopnosťou účinne rozpúšťať lipofilné lieky, ako aj zvýšená rýchlosť absorpcie robia z nanoemulzií často používanú formu podávania pre vysokú biologickú dostupnosť. Nanoemulgované formulácie sa môžu použiť aj na predĺžené uvoľňovanie lipofilných alebo hydrofilných liekov.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej výrobe nanoemulzií!
nanočastice pevných lipidov
Pevná lipidová nanočastica (SLN) je sférická nanočastica so stredným priemerom medzi 10 a 1000 nanometrami. Pevné lipidové nanočastice majú pevnú lipidovú matricu, v ktorej je možné rozpustiť lipofilné molekuly (účinné látky), takže nanočastice pôsobia ako nosič liečiva. Lipidové jadro je stabilizované emulgátorom alebo povrchovo aktívnou látkou. Pri aplikáciách na parenterálne a perorálne podávanie, ako aj na očné, pľúcne a lokálne podávanie liekov sa nanočastice pevných lipidov používajú na zvýšenie účinnosti liečby a na zníženie systémových vedľajších účinkov.
Prečítajte si viac o ultrazvukom asistovanej syntéze nanočastíc pevných lipidov!
Nanoštruktúrované nosiče lipidov
Rovnako ako pevné lipidové nanočastice (SLN), nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC) sú ďalšou formou nanočastíc na báze lipidov. Nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC) sú modifikované pevné lipidové nanočastice pozostávajúce zo zmesi pevných a kvapalných lipidov a ponúkajú lepšiu stabilitu a nosnosť.
Nanoštruktúrované lipidové nosiče je možné pripraviť pomocou ultrazvukovej emulzie methdod.
Kryštály nanoveľkosti
Ultrasonic crystallization and precipitation is a highly potent way to encapsulate substances with a poor water-solubility into a coated crystal. Zheng et al. (2020) report the ultrasonic encapsulation of curcumin, a bioactive compound with many health benefits, but poor bioavailability due to low water-solubility. The research team developed a polyelectrolyte layer-by-layer (LbL) nanoshell formation to encapsulate the curcumin molecules. They state that “[u]nlike the commonly used emulsion methods, our ultrasonic assisted LbL encapsulation can achieve nanoparticles of much smaller size. For curcumin, we obtained crystalline nanoparticles with an average size of 80 nm, and ξ-potential of +30 mV or -50 mV, which ensured stability of these nanocolloids for months (kept in saturated drug solution). Formation of shells with two bilayers of biocompatible polyelectrolytes allowed slow drug release during ca 20 hours.”
Protokol nukleácie kurkumínu: Kurkumínový prášok sa rozpustil v 60 % roztoku etanolu? voda. Po úplnom rozpustení kurkumínu sa pridali vodné polykatióny, poly(allylamín hydrochlorid), PAH alebo biologicky odbúrateľný protomín sulfát (PS). Potom bol roztok sonikovaný pomocou UIP1000, 1kW výkonného ulötrasonicatora od spoločnosti Hielscher Ultrasonic, pri 100 wattoch na ml roztoku. Počas ultrazvuku sa do roztoku pomaly pridávala voda. Vďaka pridanej vode sa rozpúšťadlo stáva polárnejším, čo znižuje rozpustnosť kurkumínu. Keď rovnovážna koncentrácia prekročí prah rozpustnosti, dosiahne sa presýtenie kurkumínu a začne sa nukleácia kryštálov. Pri ultrazvuku s vysokým výkonom sa rast častíc lieku zastaví v počiatočných štádiách.
Prečítajte si viac o ultrazvukovom zrážaní a kryštalizácii nanokryštálov!