Ultrazvukové nanoštruktúrovanie antibiotík

Ultrazvukom asistovaná produkcia antibiotík môže zvýšiť ich účinnosť, eben proti baktériám rezistentným voči liekom: Zvyšujúci sa počet kmeňov baktérií rezistentných voči antibiotikám je stále nevyriešeným problémom tvorby bakteriálnych infekcií, ktoré boli úspešne liečené antibiotikami v posledných desaťročiach, čo je opäť celosvetová zdravotná hrozba. Ultrazvuková nanoštrukturalácia antibiotík je sľubnou technikou na zvýšenie účinnosti antibiotík, ako je tetracyklín proti baktériám rezistentným voči liekom.

Antibiotiká a baktérie rezistentné voči antibiotikám

Antibiotická rezistencia sa stane, keď baktérie, ako sú baktérie a huby rozvíjať schopnosť poraziť lieky určené na ich zabitie. To znamená, že choroboplodné zárodky nie sú usmrtené a naďalej rastú. Infekcie spôsobené baktériami rezistentnými voči antibiotikám sú ťažké a niekedy nemožné na liečbu.
Antibiotická rezistencia baktérií sa pripisuje nadmerným užívaniu, ako aj nesprávnemu používaniu antibiotických liekov. Nadužívanie a zneužívanie sa týkajú najmä nevhodných predpisov a rozsiahleho poľnohospodárskeho
Pri bežných antibiotikách, ako je penicilín, tetracyklín, meticilín, erytromycín, gentamicín, vankomycín, imipemen, ceftazidím, levofloxacín, linezolid, daptomycín a ceftrarolín, niektoré baktérie kmene zmutovali a vyvinuli antibiotickú rezistenciu.
Hlavnou príčinou vývoja baktérií rezistentných voči antibiotikám je nadužívanie a zneužívanie antibiotických liekov. Zakaždým, keď je pacient podáva antibiotiká, citlivé baktérie sú usmrtené. Ak však existujú rezistentné baktérie, ktoré nie sú vyhubené liečbou liekmi, rastú a množia sa. Opakované a nevhodné používanie antibiotík tak spôsobuje zvýšenie baktérií rezistentných voči liekom.
Multi-Rezistentné voči liekom (MDR) baktérie sú vážnou zdravotnou hrozbou, pretože nereagujú na spoločnú antibiotickú liečbu, ktorá má zabíjať baktérie.
Medzi grampozitívnymi patogénmi globálna pandémia rezistentného S. aureus (napr. stafylokoky aureus rezistentné voči metikilínu; MRSA) a Enterococcus v súčasnosti predstavuje najväčšiu hrozbu. Gramnegatívne patogény ako Enterobacteriaceae (napr. Klebsiella pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa a Acinetobacterare sa stávajú rezistentnými voči takmer všetkým dostupným možnostiam antibiotickej drogy.

Ultrazvukom nano-veľké antibiotiká

Nano-veľké farmaceutiká je známe, že vyniknúť mikrónov-veľké molekuly drog často kvôli zvýšenej miere absorpcie, vyššia biologická dostupnosť, a vynikajúcu účinnosť. Antibiotiká sú široko používané na liečbu bakteriálnych infekcií. Rýchly vývoj čoraz viac baktérií rezistentných voči liekom si však vyžaduje vývoj nových alebo modifikácie existujúcich antibiotických liekov. Zníženie veľkosti častíc antibiotík, ako je tetracyklín prostredníctvom ultrazvukom, je jedna jednoduchá, rýchla a sľubná stratégia na zlepšenie účinnosti antibiotík proti nerezistentným a rezistentným kmeňom baktérií.
Prečítajte si viac o ultrazvukových nanosuspenziách farmaceutických rozhraní API!

Ultrazvukom nanoštruktúrovaný tetracyklín

Kassirov et al. (2018) liečil tetracyklín ultrazvukom, aby zlepšil účinnosť lieku proti patogénom. Vo svojej štúdii použili Escherichia coli Nova Blue TcR, kmeň s antibiotickou rezistenciou, a E. coli 292–116 (bez rezistencie voči liekom). Tetracyklín, bežné širokospektrálne antibiotikum, bol upravený pomocou priemyselného UIP1000hdT (Hielscher, Nemecko; pozri obrázok vľavo). Výskumný tím zistil, že sonochemická liečba UIP1000hdT zvyšuje účinnosť antibakteriálnych vlastností až o 25% proti rezistentnému kmeňu a až o 100% proti citlivému kmeňu. Ani dlhodobé skladovanie nanoštruktúrovaného tetracyklínu pri teplote +4 ºC nezníži antimikrobiálne vlastnosti.
Ultrazvukové parametre spracovania, ako je amplitúda, vstup energie, a ultrazvukom čas boli stanovené ako kritické faktory, ktoré ovplyvňujú zmenu antimikrobiálnych vlastností proti citlivým aj rezistentným bunkám.
Ultrazvuková liečba má za následok rovnomernejšie rozloženie veľkosti častíc nano-veľké častice liekov, čo by mohlo viesť k vyššej biologickej dostupnosti, biologickej dostupnosti a tým aj účinnosti tetracyklínových molekúl.
Získané údaje ukazujú, že sonochemická modifikácia antibiotík môže byť novým sľubným a lacným prístupom k vývoju nových liekov účinných pre antibiotickú liečbu proti kmeňom rezistencie voči liekom.

Ultrazvukom tetracyklínu s UIP1000hdT.
A – FTIR spektrá "voľného" tetracyklínu; B – FTIR spektrá tetracyklínu SN po 5 minútach ultrazvukom; C – Histogram distribúcie veľkosti "voľného" tetracyklínu; D – Veľkosť distribúcie histogram SN tetracyklínu po 5 min ultrazvukom.
Štúdia a postava kassirov a kol. 2018.

Výhody ultrazvukové nanoštruktúrované drogy

Ultrazvukom ponúka obrovské možnosti pre syntézu širokého spektra nanoštruktúrovaných materiálov a je používaný v mnohých priemyselných odvetviach. Ultrazvuková výroba nano-veľké farmaceutiká, ako sú antibiotiká, anti-vírusy a iné lieky, je veľmi sľubný, pretože tieto nano-veľké lieky ukazujú často výrazne vyššiu mieru absorpcie, biologickú dostupnosť a účinnosť. Preto mnoho vylepšených liekových prípravkov zahŕňa ultrazvukom s cieľom nanoštruktúrovať molekuly drog, zapuzdrovať drogy do nano-emulzie, nano-lipozómy, niozómy, pevné lipidové nanočastice (SLAN), nanoštruktúrované lipidové nesie (NLC), a ďalšie nano-veľké inklúzie komplexy.

Ultrazvuková liečba nanomateriálov s antibakteriálnymi vlastnosťami sa používa aj na syntetizáciu nanoštruktérskych materiálov (napr. nanostriebra, nanoZNO) a na ich aplikovanie na textílie na výrobu antibakteriálnych lekárskych textílií a iných funkčných tkanín. Napríklad jednostupňový ultrazvukový proces sa používa na výrobu trvanlivých náterov bavlnených tkanín s antibakteriálnymi nanočasticami ZnO.

Ako ultrazvuková syntéza nano-štruktúrovaných materiálov práce?

Ultrazvukom a sonochemistry, čo je aplikácia vysokovýkonného ultrazvuku na chemické systémy, sa používajú široko na výrobu vysoko kvalitných nano-veľkých materiálov (napr. nanočastice, nanoemuláty). Ultrazvukom a sonochemistry umožňujú alebo uľahčujú výrobu vysokovýkonných nano-veľkých materiálov. Výhodou ultrazvukovej syntézy nanoč častíc je jednoduchosť a účinnosť. Zatiaľ čo alternatívne výrobné metódy nanoštruktúrovaných materiálov vyžadujú vysoké hromadné teploty, tlaky a / alebo dlhé reakčné časy, ultrazvuková syntéza často umožňuje facile, rýchlu a efektívnu výrobu nanomateriálov. Obe sonochemické a sonomechanické účinky generované ultrazvukom s vysokou intenzitou sú zodpovedné za syntézu alebo funkcionalizáciu/modifikáciu nano-veľkých častíc. Spojenie vysokovýkonných ultrazvukových vĺn do kvapalín má za následok akustickú kavitáciu: tvorbu, rast, a implozívny kolaps bublín, a môžu byť kategorizované ako primárna sonochemistry (plyn-fáza chémie vyskytujúce sa vo vnútri rúca bubliny), sekundárne sonochemistry (riešenie-fáza chémie vyskytujúce sa mimo bubliny), a sonomechanické / fyzikálne modifikácie (spôsobené vysokorýchlostné kvapalné trysky, rázové vlny, a / alebo inter-častíc kolízie v kalu). (porovnaj Hinmana a Suslicka, 2017) Kavitačný vplyv na častice má za následok zmenšenie veľkosti, nanoštrukturalizáciu (nanodisperpciu, nanoemulmifikáciu), ako aj funkcionalizáciu a modifikáciu častíc.
Prečítajte si viac o ultrazvukové frézovanie a rozptyľovanie častíc!

Ultrazvukové sondy pre syntézu nano-štruktúrovaných farmaceutík

Hielscher ultrazvukové je dlhodobo skúsený v dizajne, výrobe, distribúcii a servisom vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre farmaceutický a potravinársky priemysel.
Príprava vysoko kvalitných nano-veľké častice liekov, lipozómy, pevné lipidové nanočastice, polymérne nanočastice, cyklodextrínové komplexy a vakcíny sú procesy, v ktorých Hielscher ultrazvukové systémy sú široko používané a sú oceňované pre ich vysokú spoľahlivosť a vynikajúcu kvalitu výstupu. Hielscher ultrazvukom umožňujú presnú kontrolu nad všetkými parametrami procesu, ako je amplitúda, teplota, tlak a ultrazvukom energie. Inteligentný softvér automaticky protokoluje všetky parametre ultrazvukom (čas, dátum, amplitúda, čistá energia, celková energia, teplota, tlak) na vstavanej SD karte. To výrazne uľahčuje kontrolu procesu a kvality a pomáha plniť osvedčené výrobné postupy (SVP).

Ultrazvukové miešačky pre každú kapacitu produktu

Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukom cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou na spracovanie nákladu za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový strihový mixér pre vašu procesnú kapacitu a ciele. To vám umožní vyvinúť a otestovať vašu aplikáciu v malých laboratórnych veľkostiach a škálovať ju potom lineárne na výrobnú kapacitu. Scale-up z menšieho ultrazvukového mixéra na vyššie spracovateľských kapacít je veľmi jednoduché, pretože ultrazvukový proces miešania môže byť úplne lineárne zmenšený z vašich zavedených parametrov procesu. Up-škálovanie možno vykonať buď inštaláciou silnejší ultrazvukový mixer jednotky alebo zoskupovanie niekoľkých ultrasonicators paralelne.
Ultrazvukové miešadlá sa tiež používajú na sterilnú homogenizáciu kvapalných-kvapalných a tuhých kvapalných suspenzií.

Vysoké amplitúdy na nanoštruktúrne častice s vysokou účinnosťou

Hielscher Ultrazvuk’ priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy do 200 μm sa dajú ľahko nepretržite prevádzkovať pri prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Ultrazvukové sonotródy (rohy, sondy) a reaktory sú autoklávovateľné. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje nepretržitú prevádzku v náročných a náročných prostrediach.

Jednoduché testovanie bez rizika

Ultrazvukové procesy môžu byť úplne lineárne zmenšené. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratória alebo bench-top ultrasonicator, môže byť zmenšený na presne rovnaký výstup pomocou presne rovnakých parametrov procesu. Vďaka tomu je ultrazvukom ideálny pre vývoj produktov a následnú implementáciu do komerčnej výroby.

Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný a rodinný podnik, Hielscher uprednostňuje najvyššie štandardy kvality pre svoje ultrazvukové procesory. Všetky ultrasonicators sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našom sídle v Teltow neďaleko Berlína, Nemecko. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukového zariadenia Hielscher je, aby to pracovný kôň vo vašej výrobe. 24/7 prevádzka pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou Hielscherových vysokovýkonných ultrazvukov.

Môžete si kúpiť Hielscher ultrazvukové procesory v akejkoľvek inej veľkosti a presne nakonfigurovaný podľa vašich požiadaviek na proces. Hielscher Ultrasonics ponúka pre vás vhodný vysokovýkonný homogenizátor, od ošetrovania tekutín v malej laboratórnej kadičky až po kontinuálne prietokové miešanie kalov a pasty na priemyselnej úrovni! Prosím, kontaktujte nás – Radi Vám odporučíme ideálne ultrazvukové nastavenie!

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov: