Z ultrazvokom nanoenkapsulirano intranazalno cepivo proti S. Pneumoniae
Prednost cepiv proti S. pneumoniae, enkapsuliranih v nanodelce
Mott in sod. (2013) so ugotavljali učinkovitost intranazalne dostave cepilnega konstrukta iz nanodelcev poli(mlečne-ko-glikolne kisline) velikosti 234 ± 87,5nm pri vzpostavljanju zaščite pred eksperimentalno pnevmokokno okužbo dihal. Nanodelci z enkapsulirano, toplotno inaktivirano bakterijo Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) so se v primerjavi s praznimi NP zadržali v pljučih 11 dni po nazalnem dajanju. Imunizacija z NP-HKSP je povzročila znatno odpornost proti okužbi z S. pneumoniae v primerjavi z dajanjem samo HKSP. Povečana zaščita je bila povezana z znatnim povečanjem antigensko specifičnega, s Th1 povezanega citokinskega odziva IFN-c pljučnih limfocitov. Ta študija potrjuje učinkovitost tehnologije na osnovi NP kot neinvazivnega in ciljno usmerjenega pristopa za nazalno-pljučno imunizacijo proti pljučnim okužbam.
Protokol ultrazvočne priprave nanodelcev
Ultrazvočna liza
1×106 nanodelcev z enkapsulirano, toplotno inaktivirano bakterijo Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) so lizirali s sonikacijo v 200µl s fosfatom pufrane fiziološke raztopine (PBS), 70 mg poli(mlečne-ko-glikolne kisline) (PLGA) pa so raztopili v 1 ml etil acetata. Ti dve raztopini so zmešali in ju 1 min vrtinčno mešali pri največji hitrosti, da je nastala primarna emulzija vode v olju.
Ultrazvočna enkapsulacija
Metoda dvojne emulzije: Primarno emulzijo so nato zmešali s 3 ml 1 % raztopine polivinil alkohola (PVA). To raztopino so sonicirali z ultrazvočnim procesorjem UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Nemčija) pri 40 % amplitudi 2 min v neprekinjenem načinu (100% cikel), v čisti stekleni viali, potopljeni v led za odvajanje toplote, da so pripravili nanodelce PLGA z enkapsuliranim HKSP. Raztopino so nato z avtoklavirano vodo (sterilizirano s filtracijo skozi filter 0,22µ) razredčili na 20ml in jo 1 h mešali pri sobni temperaturi pod blagim vakuumom, da je etil acetat izhlapel. Raztopino so nato centrifugirali, da so zbrali NP, ta postopek pa so ponovili dvakrat, da so odstranili presežek PVA. Usedlino nanodelcev so ponovno suspendirali v 500µl avtoklavirane vode in jo liofilizirali. Končne nanodelce so do nadaljnje uporabe shranjevali pri -20°C.
Velikost nanodelcev PLGA z enkapsulirano, toplotno inaktivirano bakterijo Streptococcus pneumoniae. Meritev velikosti delcev vodne suspenzije nanodelcev z dinamičnim sipanjem svetlobe prikazuje povprečno velikost in Gaussovo porazdelitev delcev v šarži.
Vir: Mott in sod.: Intranazalna dostava cepiva na osnovi nanodelcev poveča zaščito pred S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ultrazvočni homogenizator UIP2000hdT (2kW) s šaržnim reaktorjem z neprekinjenim mešanjem
Ultrazvočni procesorji za farmacevtske formulacije
Hielscher Ultrasonic ima dolgoletne izkušnje pri načrtovanju, proizvodnji, distribuciji in servisiranju visokozmogljivih ultrazvočnih homogenizatorjev za farmacevtsko in živilsko industrijo.
Priprava visokokakovostnih liposomov, trdnih lipidnih nanodelcev, polimernih nanodelcev in ciklodekstrinskih kompleksov so postopki, pri katerih se ultrazvočni sistemi Hielscher uporabljajo z visoko zanesljivostjo in zagotavljajo rezultate vrhunske kakovosti. Ultrazvočne naprave Hielscher omogočajo natančen nadzor nad vsemi procesnimi parametri, kot so amplituda, temperatura, tlak in energija sonikacije. Inteligentna programska oprema samodejno beleži vse parametre sonikacije (čas, datum, amplitudo, neto energijo, skupno energijo, temperaturo, tlak) na vgrajeno kartico SD.
- Visokozmogljiva emulgacija
- Natančen nadzor nad velikostjo delcev in vsebnostjo vgrajenih snovi
- Visoka vsebnost vgrajenih učinkovin
- Natančen nadzor nad procesnimi parametri
- Hiter postopek
- Netermični postopek, natančen nadzor temperature
- Linearno povečevanje obsega
- Ponovljivost
- Standardizacija postopka / GMP
- Sonde in reaktorji, primerni za avtoklaviranje
- CIP / SIP
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji velike moči od laboratorijskega do pilotnega in industrijskega merila.
Literatura/viri
- 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.
Koristna dejstva
Nanostrukturirani nosilci zdravil
Nosilci zdravil nanometrskih velikosti, kot so nanoemulzije, liposomi, trdni lipidni nanodelci, polimerni nanodelci in nanostrukturirani lipidni nosilci, se uporabljajo za oblikovanje farmacevtskih pripravkov z izboljšanimi funkcionalnimi lastnostmi, kot so izboljšana biološka uporabnost, povečana biokompatibilnost, ciljna dostava, ugoden razpolovni čas v krvi ter zelo majhna toksičnost za zdrava tkiva ali odsotnost toksičnosti zanje. Ultrazvočna obdelava je zelo učinkovita tehnika za oblikovanje različnih oblik nanoterapevtikov. Preberite več o uporabi ultrazvoka v farmacevtski proizvodnji!
Liposomi
Liposom je vezikel kroglaste oblike z vsaj enim lipidnim dvoslojem, ki obdaja jedro iz hidrofobnih snovi. Tako velikost kot hidrofobne in hidrofilne lastnosti omogočajo, da so liposomi učinkoviti sistemi za dostavo zdravil, npr. liposomski vitamin C. Na lastnosti liposomov bistveno vplivajo lipidna sestava, površinski naboj, velikost in tehnika priprave. Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočni pripravi liposomov!
Nanoemulzije
Nanoemulzije ali submikronske emulzije so emulzije z velikostjo kapljic 20–200nm in ozko porazdelitvijo velikosti kapljic. Kapljice nanometrskih velikosti ponujajo več prednosti za peroralno dajanje ter za topično / transdermalno dostavo farmacevtskih in bioaktivnih snovi, npr. nanoemulzij CBD. Zaradi sposobnosti kapljic nanometrskih velikosti, da učinkovito raztapljajo lipofilna zdravila, ter povečane hitrosti absorpcije so nanoemulzije pogosto uporabljena oblika dajanja za doseganje visoke biološke uporabnosti. Nanoemulgirane formulacije se lahko uporabljajo tudi za podaljšano sproščanje lipofilnih ali hidrofilnih zdravil.
Preberite več o ultrazvočni proizvodnji nanoemulzij!
Trdni lipidni nanodelci
Trdni lipidni nanodelec (SLN) je kroglast nanodelec s povprečnim premerom med 10 in 1000 nanometri. Trdni lipidni nanodelci imajo trdno lipidno matrico jedra, v kateri je mogoče solubilizirati lipofilne molekule (učinkovine), tako da nanodelec deluje kot nosilec zdravila. Lipidno jedro stabilizira emulgator ali površinsko aktivna snov. Trdni lipidni nanodelci se pri parenteralnem in peroralnem dajanju ter očesni, pljučni in topični dostavi zdravil uporabljajo za povečanje učinkovitosti zdravljenja in zmanjšanje sistemskih neželenih učinkov.
Preberite več o sintezi trdnih lipidnih nanodelcev s pomočjo ultrazvoka!
Nanostrukturirani lipidni nosilci
Tako kot trdni lipidni nanodelci (SLNs) so tudi nanostrukturirani lipidni nosilci (NLCs) druga oblika nanodelcev na osnovi lipidov. Nanostrukturirani lipidni nosilci (NLC) so modificirani trdni lipidni nanodelci, sestavljeni iz mešanice trdnih in tekočih lipidov, ter zagotavljajo izboljšano stabilnost in večjo zmogljivost vgradnje snovi.
Nanostrukturirane lipidne nosilce je mogoče pripraviti z metodo ultrazvočne emulgacije.
Kristali nanometrskih velikosti
Ultrazvočna kristalizacija in obarjanje sta zelo učinkovita načina za enkapsulacijo snovi s slabo topnostjo v vodi v prevlečen kristal. Zheng in sod. (2020) poročajo o ultrazvočni enkapsulaciji kurkumina, bioaktivne spojine s številnimi koristmi za zdravje, vendar s slabo biološko uporabnostjo zaradi majhne topnosti v vodi. Raziskovalna skupina je razvila tvorbo polielektrolitne nanolupine po metodi plast za plastjo (LbL) za enkapsulacijo molekul kurkumina. Navajajo, da »[u]za razliko od pogosto uporabljanih metod emulgacije naša enkapsulacija LbL s pomočjo ultrazvoka omogoča pridobivanje nanodelcev veliko manjše velikosti. Pri kurkuminu smo pridobili kristalne nanodelce s povprečno velikostjo 80 nm in ξ-potencialom +30 mV ali -50 mV, kar je zagotavljalo večmesečno stabilnost teh nanokoloidov (hranjenih v nasičeni raztopini zdravila). Tvorba lupin z dvema dvoslojema biokompatibilnih polielektrolitov je omogočila počasno sproščanje zdravila približno 20 ur.«
Protokol nukleacije kurkumina: Kurkumin v prahu so raztopili v 60 % raztopini etanola / vode. Po popolnem raztapljanju kurkumina so dodali vodne polikatione, poli(alilamin hidroklorid), PAH, ali biološko razgradljivi protomin sulfat (PS). Nato so raztopino sonicirali z UIP1000, ultrazvočno napravo Hielscher Ultrasonic z močjo 1kW, pri 100vatih na mL raztopine. Med ultrazvočno obdelavo so raztopini počasi dodajali vodo. Zaradi dodane vode postane topilo bolj polarno, kar zmanjša topnost kurkumina. Ko ravnotežna koncentracija preseže prag topnosti, nastopi prenasičenost s kurkuminom in začne se nukleacija kristalov. Pri ultrazvočni obdelavi z veliko močjo se rast delcev zdravila ustavi v začetnih fazah.
Preberite več o ultrazvočnem obarjanju in kristalizaciji nanokristalov!