Ultrazvuková formulácia niozómov
Niozómové vezikuly ako nanonosič účinných látok
Niozóm je vezikula na báze neiónovej povrchovo aktívnej látky, ktorá je väčšinou tvorená neiónovou povrchovo aktívnou látkou a začlenením cholesterolu ako pomocnej látky. Niozómy sú stabilnejšie voči chemickej degradácii alebo oxidácii a majú dlhú dobu skladovania v porovnaní s lipozómami. Vďaka povrchovo aktívnym látkam používaným na prípravu niozómov sú biologicky odbúrateľné, biokompatibilné a neimunogénne. Niozómy sú osmoticky aktívne, chemicky stabilné a ponúkajú dlhšiu dobu skladovania v porovnaní s lipozómami. V závislosti od veľkosti a lamelarity sú k dispozícii rôzne metódy prípravy, ako je sonikacia, odparovanie reverznou fázou, hydratácia tenkého filmu alebo proces prijímania liečiv s transmembránovým gradientom pH. Ultrazvuková príprava niozómov je preferovanou technikou na výrobu jednolamelárnych vezikúl, ktoré sú malé a jednotnej veľkosti.
Ultrazvukové formulovanie niozómov
Na formuláciu niozómov je potrebné pripraviť emulziu olej vo vode (o/w) z organického roztoku povrchovo aktívnej látky, cholesterolu a vodného roztoku obsahujúceho bioaktívnu zlúčeninu, t. j. liečivo. Ultrazvuková emulgácia je vynikajúcou technikou na miešanie nemiešateľných kvapalín, ako je olej a voda. Strihaním kvapiek oboch fáz a ich rozbitím na nanoveľkosť sa získa nanoemulzia. Následne sa organické rozpúšťadlo odparí, výsledkom čoho sú niozómy naplnené terapeutickými látkami, ktoré sa rozptýlia vo vodnej fáze. V porovnaní s mechanickým miešaním vyniká ultrazvuková technika formulácie niozómov tým, že v rýchlom procese vytvára niozómy s menším priemerným rozmerom a nižším indexom polydisperznosti. Vo všeobecnosti sa uprednostňuje použitie menších vezikúl, pretože majú tendenciu vyhýbať sa mechanizmom odstraňovania tela lepšie ako väčšie častice a zostávajú v krvnom obehu dlhšie. (porovnaj Bragagni et al. 2014)
- jednolamelárne, malé, rovnomerné vezikuly
- jednoduchý a rýchly proces
- Reprodukovateľné
- Presne ovládateľný
- Bezpečný
- ľahko škálovateľná
Ultrazvukové protokoly na prípravu niozómov
Formulácia niozómov pomocou sonikácie bola rozsiahlo preskúmaná, takže je k dispozícii množstvo vedecky overených protokolov na výrobu ultrazvukových niozómov.
Nižšie nájdete krátky prehľad niekoľkých formulačných protokolov na prípravu a nakladanie niozómov pomocou sonikácie.
Niozómy nabité výťažkami z Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) formulovali surový extrakt Withania somnifera do niozómov určených na lokálnu aplikáciu. Bioaktívne zlúčeniny boli zapuzdrené injekciou rozpúšťadla. Preto sa organická a vodná fáza nepretržite magneticky miešali a teplota sa udržiavala na 60 °C ± 2 °C, kým sa organické rozpúšťadlo nevytlačilo. Výsledná formulácia bola ochladená a sonikovaná na ľade pomocou Hielscherovho UP200ST sonikátora. Niozómy mali priemernú veľkosť v rozmedzí približne 165,9 ± 9,4 a vykazovali vysokú účinnosť zachytávania (EE%) withanolidu A.
Niozómy nabité doxorubínom
N-palmitoylglukozamínové niozómy (Glu) nabité doxorubicínom, protirakovinovým liekom, boli pripravené pretrepaním zmesi NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), cholesterolu (58 mg) a Solulanu C24 (54 mg) v roztoku doxorubicínu (1,5 mg/ml, 2 ml, pripravené v PBS) pri 90 °C počas 1 hodiny, po ktorej nasledovala sonikácia sondy počas 10 minút (75 % max).
Vezikuly palmitoylglykolchitosanu (GCP) boli pripravené tak, ako už bolo opísané (11), sondou sonikujúcou glykolchitosan (10 mg) a cholesterol (4 mg) v roztoku doxorubicínu (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)
UP400St – 400W ultrazvukové zariadenie na formuláciu nanonosičov, ako sú niozómy
Alternatívne metódy prípravy niozómu
Alternatívne metódy formulácie niozómov, ako je technika odparovania reverznej fázy alebo proces absorpcie liečiva s gradientom pH transmembrány, zahŕňajú aplikáciu ultrazvukovej energie. Obe techniky sa používajú hlavne na formuláciu multilamelárnych vezikúl (MLV). Nižšie nájdete krátky popis oboch techník a kroku sonikácie.
Sonikácia v príprave niozómu prostredníctvom odparovania reverznou fázou
Pri metóde odparovania reverznej fázy (REV) sa zložky niozomálnej formulácie rozpustia v zmesi éteru a chloroformu a pridajú sa do vodnej fázy, ktorá obsahuje liečivo. Ultrazvuková emulgácia sa používa na premenu zmesi na jemnú emulziu. Následne sa organická fáza odparí. Niozóm získaný pri odparovaní organického rozpúšťadla sú jednolamelárne vezikuly veľkej veľkosti.
Transmembránový proces absorpcie liečiv s gradientom pH
Pre transmembránový gradient pH gradientu (vo vnútri kyslého) procesu absorpcie liečiva (s diaľkovým plnením) sa povrchovo aktívna látka a cholesterol rozpustia v chloroforme. Rozpúšťadlo sa potom odparí vo vákuu, aby sa na stene banky s okrúhlym dnom získal tenký film. Fólia je hydratovaná 300 mM kyselinou citrónovou (pH 4,0) vírením suspenzie. Multilamelárne vezikuly sú zmrazené a rozmrazené trikrát a následne sonikované pomocou ultrazvukového ultrazvuku typu sondy. K tejto niozomálnej suspenzii sa pridá vodný roztok obsahujúci 10 mg/ml liečiva a víri sa. pH vzorky sa potom zvýši na pH 7,0-7,2 pomocou 1M fosforečnanu sodného. Potom sa zmes zahrieva na 60 °C po dobu 10 minút. Táto technika poskytuje multilamelárne vezikuly. (porovnaj Kazi et al. 2010)
Ultrazvuková zmenšenie veľkosti niozómov
Niozómy sú zvyčajne v rozsahu veľkostí od 10 nm do 1000 nm. V závislosti od techniky prípravy majú niozómy často pomerne veľkú veľkosť a majú tendenciu vytvárať agregáty. Špecifické veľkosti niozómov sú však dôležitým faktorom, pokiaľ ide o cielený typ systému podávania. Napríklad veľmi malá veľkosť niozómu v rozsahu nanometrov je najvhodnejšia na systémové podávanie liekov, kde sa liek musí dodávať cez bunkové membrány, aby sa dostal do bunkového cieľového miesta, zatiaľ čo väčšie niozómy sa odporúčajú na intramuskulárne a intradutinové podávanie liekov alebo oftalmologické aplikácie. Ultrazvuková zmenšenie veľkosti niozómov je bežným krokom pri príprave vysoko účinných niozómov. Ultrazvukové šmykové sily deaglomerujú a rozptyľujú niozómy na mono-dispergované nano-niozómy.
protokol – Ultrazvukové zmenšenie veľkosti liponiozómov
Naderinezhad et al. (2017) formulovali biokompatibilné liponiozómy (kombinácia niozómu a lipozómu) obsahujúce Tween 60: cholesterol: DPPC (pri 55 : 30 : 15 : 3) s 3 % DSPE-mPEG. Aby sa zmenšila veľkosť pripravených liponiozómov, po hydratácii sonikovali suspenziu po dobu 45 minút (15 sekúnd zapnutých a 10 sekúnd vypnutých, amplitúda 70% pri 100 wattoch), aby sa minimalizovala agregácia častíc pomocou ultrazvukového homogenizátora UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Nemecko). Pri metóde pH-gradientu boli vysušené vrstvy CUR, povrchovo aktívnych látok a lipidov hydratované 1300 ml síranu amónneho (pH 1⁄4 4) pri 63 °C počas 47 minút. Potom sa nanočastice sonikovali nad ľadovým kúpeľom, aby sa vytvorili malé vezikuly.
Ultrazvukové prístroje na prípravu niozómov
Spoločnosť Hielscher Ultrasonic má dlhoročné skúsenosti s návrhom, výrobou, distribúciou a servisom vysokovýkonných ultrazvukových homogenizátorov pre farmaceutický, potravinársky a kozmetický priemysel.
Príprava vysokokvalitných niozómov, lipozómov, pevných lipidových nanočastíc, polymérnych nanočastíc, cyklodextrínových komplexov a iných nanoštruktúrovaných nosičov liečiv sú procesy, v ktorých ultrazvukové systémy Hielscher vynikajú svojou vysokou spoľahlivosťou, konzistentným výkonom a presnou ovládateľnosťou. 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.
Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach.
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
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): Lokálne dodávanie surových extraktov Withania somnifera v niozómoch a pevných lipidových nanočasticiach. Časopis Pharmacognosy 2017 október; 13 (Príloha 3): S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): Vplyv typu povrchovo aktívnej látky, obsahu cholesterolu a rôznych metód znižovania na veľkosť častíc niozómov. Iránsky časopis farmaceutického výskumu 2018; 17 (Dodatok 2): 1-11.
- Ashraf Alemi, Javad Zavar Reza, Fateme Haghiralsadat, Hossein Zarei Jaliani, Mojtaba Haghi Karamallah, Seyed Ahmad Hosseini, Somayeh Haghi Karamallah (2018): Súbežné podávanie paklitaxelu a kurkumínu v nových katiónových PEGylovaných niozomálnych formuláciách vykazuje zvýšenú synergickú protinádorovú účinnosť. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): Spoločná dodávka hydrofilných a hydrofóbnych protirakovinových liekov s použitím biokompatibilných nanonosičov na báze lipidov citlivých na pH pre rakovinu rezistentnú voči viacerým liekom. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Niozómy vs lipozómy
Lipozómy a niozómy sú mikroskopické vezikuly, ktoré môžu byť nabité bioaktívnymi zlúčeninami na podávanie liečiv. Niozómy sú podobné lipozómom, líšia sa však zložením dvojvrstvy. Zatiaľ čo lipozómy majú fosfolipidovú dvojvrstvu, dvojvrstva niozómu je vyrobená z neiónových povrchovo aktívnych látok, čo vedie k chemickému rozdielu v štrukturálnych jednotkách. Tento štrukturálny rozdiel dáva niozómom vyššiu chemickú stabilitu, vynikajúcu schopnosť prenikania do pokožky a menšiu nečistotu.
Niozómy sa podľa veľkosti rozlišujú do troch hlavných skupín: Malé jednolamelárne vezikuly (SUV) majú priemerný priemer 10–100 nm, veľké unilamelárne vezikuly (LUV) majú priemernú veľkosť 100–3000 nm a multilamelárne vezikuly (MLV) sú charakterizované viac ako jednou dvojvrstvou.
"Niozómy sa správajú in vivo ako lipozómy, predlžujú cirkuláciu uväzneného lieku a menia jeho distribúciu orgánov a metabolickú stabilitu. Rovnako ako v prípade lipozómov, vlastnosti niozómov závisia od zloženia dvojvrstvy, ako aj od spôsobu ich výroby. Uvádza sa, že interkalácia cholesterolu v dvojvrstvách znižuje objem zachytenia počas formulácie, a tým aj účinnosť zachytenia." (Kazi et al. 2010)
Niozómy je možné pripraviť rôznymi technikami, ako je technika hydratácie tenkých vrstiev, ultrazvuk, metóda odparovania reverznou fázou, metóda zmrazovania a rozmrazovania, mikrofluidizácia alebo metóda rehydratácie dehydratácie. Výberom vhodnej formy prípravku, povrchovo aktívnej látky, obsahu cholesterolu, prísad povrchovej nálože a koncentrácie suspenzie je možné formulovať zloženie, lamelaritu, stabilitu a povrchový náboj niozómov tak, aby spĺňali špecifické požiadavky na nosič liečiv.
Na výrobu vysoko biokompatibilných niozómov s veľmi nízkou cytotoxicitou by povrchovo aktívne látky používané v príprave niozómov mali byť biologicky odbúrateľné, biokompatibilné a neimunogénne.