Ultrazvočna formulacija nanostrukturiranih lipidnih nosilcev zdravil
Nanostrukturirani lipidni nosilci (NLC) so napredna oblika nano-velikih sistemov za dostavo zdravil z lipidnim jedrom in vodotopno lupino. NLC imajo visoko stabilnost, ščitijo aktivne biomolekule pred razgradnjo in zagotavljajo trajno sproščanje zdravil. Ultrasonication je zanesljiva, učinkovita in preprosta tehnika za proizvodnjo obremenjenih nanostrukturiranih lipidnih nosilcev.
Ultrazvočna priprava nanostrukturiranih nosilcev lipidov
Nanostrukturni lipidni nosilci (NLC) vsebujejo trdne lipide, tekoče lipide in površinsko aktivno snov v vodnem mediju, kar jim daje dobre lastnosti topnosti in biološke uporabnosti. NLC se pogosto uporabljajo za oblikovanje stabilnih sistemov nosilcev zdravil z visoko biološko uporabnostjo in trajnim sproščanjem zdravil. NLC imajo široko paleto aplikacij, od peroralne do parenteralne uporabe, vključno z lokalno / transdermalno, oftalmološko (očesno) in pljučno uporabo.
Ultrazvočna disperzija in emulgiranje je zanesljiva in učinkovita tehnika za pripravo nanostrukturiranih lipidnih nosilcev, napolnjenih z aktivnimi spojinami. Ultrazvočni pripravek NLC ima glavno prednost, da ne zahteva organskega topila, velikih količin površinsko aktivnih snovi ali aditivnih spojin. Ultrazvočna formulacija NLC je razmeroma preprosta metoda, saj se talilni lipid doda raztopini površinsko aktivne snovi in nato ultrazvočno.
Zgledni protokoli za ultrazvočno obremenjene nanostrukturne nosilce lipidov
NLC-ji, naloženi z deksametazonom, prek ultrazvočnega razbijanja
Netoksični potencialni oftalmološki NLC sistem je bil pripravljen pod ultrazvokom, kar je povzročilo ozko porazdelitev velikosti, visoko učinkovitost ujetja deksametazona in izboljšano penetracijo. NLC sistemi so bili ultrazvočno pripravljeni z uporabo Hielscher UP200S ultrasonicator in Compritol 888 ATO, Miglyol 812N in Cremophor RH60 kot komponente.
Trdni lipid, tekoči lipid in površinsko aktivna snov so bili stopljeni z uporabo grelnega magnetnega mešalnika pri 85 ° C. Nato je bil deksametazon dodan v staljeno lipidno mešanico in razpršen. Čista voda je bila segreta pri 85 ° C in obe fazi sta bili ultrazvočni (pri 70% amplitudi 10 minut) z Hielscher UP200S ultrazvočni homogenizator. Sistem NLC je bil ohlajen v ledeni kopeli.
Ultrazvočno pripravljeni NLC kažejo ozko porazdelitev velikosti, visoko učinkovitost ujetja DXM in izboljšano penetracijo.
Raziskovalci priporočajo uporabo nizke koncentracije površinsko aktivnih snovi in nizke koncentracije lipidov (npr. 2,5% za površinsko aktivno snov in 10% za skupne lipide), ker so takrat kritični parametri stabilnosti (ZAve, ZP, PDI) in zmogljivost polnjenja zdravila (EE%), medtem ko lahko koncentracija emulgatorja ostane na nizkih ravneh.
(prim. Kiss et al. 2019)
NLC, obremenjeni z retinil palmitatom, prek ultrazvočnega razbijanja
Retinoid je pogosto uporabljena sestavina v dermatoloških terapijah gub. Retinol in retinil palmitat sta dve spojini iz skupine retinoidov, ki imata sposobnost induciranja debeline povrhnjice in sta učinkovita kot sredstvo proti gubam.
Formulacija NLC je bila pripravljena z uporabo ultrazvočne metode. Formulacija je vsebovala 7,2% cetil palmitata, 4,8% oleinske kisline, 10% Tween 80, 10% glicerina in 2% retinil palmitata. Za proizvodnjo NLC, obremenjenih z retinil palmitatom, so bili sprejeti naslednji koraki: Mešanica staljenih lipidov se zmeša s površinsko aktivno snovjo, ko-površinsko aktivno snovjo, glicerinom in deionizirano vodo pri 60-70 °C. To mešanico mešamo z mešalnikom z visokim striženjem pri 9800 vrtljajih na minuto 5 minut. Ko nastane predemulzija, se ta predemulzija takoj sonizira z ultrazvočnim homogenizatorjem sonde za 2 minuti. Nato je bil pridobljeni NLC shranjen pri sobni temperaturi 24 ur. Emulzija je bila shranjena pri sobni temperaturi 24 ur in izmerjena je bila velikost nanodelcev. Formula NLC je pokazala velikost delcev v območju 200-300 nm. dobljeni NLC ima bledo rumen videz, velikost kroglice 258±15,85 nm in indeks polidisperznosti 0,31±0,09. Spodnja slika TEM prikazuje ultrazvočno pripravljene NLC, obremenjene z retinil palmitatom.
(prim. Pamudji et al. 2015)

UP400St, 400-vatni močan ultrazvočni homogenizator za proizvodnjo nanostrukturiranih lipidnih nosilcev (NLC)

Morfologija ultrazvočno formuliranih retinil palmitatnih NLC: (A) povečava 10000x, (B) povečava 20000x in (C) povečava 40000x
vir: Pamudji et al. 2016
NLC-ji z Zingiber zerumbetom prek Sonication
Nanostrukturirani lipidni nosilci so sestavljeni iz mešanice trdnih lipidov, tekočih lipidov in površinsko aktivnih snovi. To so odlični sistemi za dajanje bioaktivnih snovi s slabo topnostjo v vodi in za znatno povečanje njihove biološke uporabnosti.
Za oblikovanje NLC, obremenjenih z Zingiber zerumbetom, so bili izvedeni naslednji koraki. 1% trdnih lipidov, tj. gliceril monostearat in 4 % tekočega lipida, tj. deviškega kokosovega olja, smo zmešali in stopili pri 50 °C, da bi dobili homogeno, bistro lipidno fazo. Nato je bilo v lipidno fazo dodano 1% olje Zingiber zerumbet, medtem ko se je temperatura vzdrževala neprekinjeno 10 °C nad tališčem gliceril monostearata. Za pripravo vodne faze smo destilirano vodo, Tween 80 in sojin lecitin zmešali v pravilnem razmerju. Vodna mešanica je bila takoj dodana v mešanico lipidov, da je nastala predemulzijska mešanica. Predemulzija je bila nato homogenizirana z visoko strižnim homogenizatorjem pri 11.000 vrtljajih na minuto za 1 minuto. Nato je bila predemulzija sonicirana z ultrazvočnim sondnim tipom pri 50% amplitudah za 20 minut, Končno je bila disperzija NLC ohlajena v ledeni vodni kopeli na sobno temperaturo (25±1 ° C), da se suspenzija ugasne v hladni kopeli, da se prepreči agregacija delcev. NLC so bili shranjeni pri 4 °C.
NLC, naloženi z Zingiber zerumbetom, kažejo velikost nanometra 80,47±1,33, stabilen indeks polidisperzije 0,188±2,72 in zeta potencialni naboj -38,9±2,11. Učinkovitost inkapsulacije kaže sposobnost lipidnega nosilca, da inkapsulira olje Zingiber zerumbet za več kot 80% učinkovitost.
(prim. Rosli et al. 2015)
NLC-ji, naloženi z Valsaratanom, prek Sonication
Valsaratan je zaviralec receptorjev angiotenzina II, ki se uporablja v antihipertenzivnih zdravilih. Valsartan ima nizko biološko uporabnost približno 23% samo zaradi slabe topnosti v vodi. Uporaba ultrazvočne metode emulgiranja taline je omogočila pripravo NLC, naloženih z Valsaratanom, z znatno izboljšano biološko uporabnostjo.
Enostavno, oljna raztopina Val je bila zmešana z določeno količino staljenega lipidnega materiala pri temperaturi 10 °C nad tališčem lipidov. Vodna raztopina površinsko aktivne snovi je bila pripravljena z raztapljanjem določenih mas Tween 80 in natrijevega deoksiholata. Raztopina površinsko aktivne snovi je bila nadalje segreta na enako temperaturno stopnjo in zmešana z oljno lipidno raztopino zdravila s sondo za 3 minute. Nato se je nastala emulzija razpršila v ohlajeni vodi z magnetnim mešanjem 10 minut. Nastali NLC so bili ločeni s centrifugiranjem. Vzorci supernatanta so bili vzeti in analizirani za koncentracijo Val z uporabo validirane HPLC metode.
Ultrazvočna metoda emulgiranja taline ima številne prednosti, vključno s preprostostjo z minimalnimi stresnimi pogoji in brez strupenih organskih topil. Največja dosežena učinkovitost ujetja je bila 75,04%
(prim. Albekery et al. 2017)
Druge aktivne spojine, kot so paklitaksel, klotrimazol, domperidon, puerarin in meloksikam, so bile uspešno vključene v trdne lipidne nanodelce in nanostrukturirane lipidne nosilce z uporabo ultrazvočnih tehnik. (prim. Bahari in Hamishehkar 2016)
Ultrazvočna hladna homogenizacija
Ko se za pripravo nanostrukturiranih lipidnih nosilcev uporablja tehnika hladne homogenizacije, se farmakološko aktivne molekule, tj. zdravilo, raztopijo v lipidni talini in nato hitro ohladijo s tekočim dušikom ali suhim ledom. Med hlajenjem se lipidi strdijo. Trdna lipidna masa je nato velikost nanodelcev. Lipidni nanodelci se razpršijo v hladni raztopini površinsko aktivne snovi, pri čemer nastane hladna predsuspenzija. Končno je ta suspenzija ultrazvočno obdelana, pogosto z uporabo ultrazvočnega reaktorja pretočnih celic, pri sobni temperaturi.
Ker se snovi v prvem koraku segrejejo le enkrat, se ultrazvočna hladna homogenizacija uporablja predvsem za formuliranje zdravil, občutljivih na toploto. Ker so številne bioaktivne molekule in farmacevtske spojine nagnjene k toplotni razgradnji, je ultrazvočna hladna homogenizacija široko uporabljena aplikacija. Nadaljnja prednost tehnike hladne homogenizacije je izogibanje vodni fazi, kar olajša inkapsulacijo hidrofilnih molekul, ki bi se sicer lahko med vročo homogenizacijo razdelile iz tekoče lipidne faze v vodno fazo.
Ultrazvočna vroča homogenizacija
Kadar se ultrazvočno razbijanje uporablja kot tehnika vroče homogenizacije, se staljeni lipidi in aktivna spojina (tj. farmakološko aktivna sestavina) pod intenzivnim mešanjem razpršijo v vroči površinsko aktivni snovi, da se dobi predemulzija. Za postopek vroče homogenizacije je pomembno, da sta obe raztopini, suspenzija lipida/zdravila in površinsko aktivna snov segreti na enako temperaturo (približno 5–10 °C nad tališčem trdnega lipida). V drugem koraku se predemulzija nato obdela z visoko zmogljivim ultrazvočnim razbijanjem, pri čemer se ohranja temperatura.
Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za nanostrukturirane nosilce lipidov
Močni ultrazvočni sistemi Hielscher Ultrasonics se uporabljajo po vsem svetu v farmacevtski R&D in proizvodnja za proizvodnjo visokokakovostnih nano nosilcev zdravil, kot so trdni lipidni nanodelci (SLN), nanostrukturirani lipidni nosilci (NLC), nanoemulzije in nanokapsule. Da bi izpolnil zahteve svojih strank, Hielscher dobavlja ultrazvočne aparate iz kompaktnega, a zmogljivega ročnega laboratorijskega homogenizatorja in ultrazvočnih naprav na stolu do popolnoma industrijskih ultrazvočnih sistemov za proizvodnjo velikih količin farmacevtskih formulacij. Na voljo je široka paleta ultrazvočnih sonotrod in reaktorjev, ki zagotavljajo optimalno nastavitev za vašo proizvodnjo nanostrukturiranih lipidnih nosilcev (NLC). Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Da bi našim strankam omogočili izpolnjevanje dobrih proizvodnih praks (GMP) in vzpostavitev standardiziranih procesov, so vsi digitalni ultrazvočni aparati opremljeni z inteligentno programsko opremo za natančno nastavitev parametra ultrazvočne obdelave, neprekinjeno kontrolo procesa in avtomatsko beleženje vseh pomembnih procesnih parametrov na vgrajeno SD kartico. Visoka kakovost izdelka je odvisna od nadzora procesa in stalno visokih standardov obdelave. Hielscher ultrazvočni aparati vam pomagajo spremljati in standardizirati vaš proces!
Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!

Ultrazvočni homogenizatorji visoke moči iz laboratorij k Pilot in industrijska lestvica.
Literatura / Reference
- Eszter L. Kiss, Szilvia Berkó, Attila Gácsi, Anita Kovács, Gábor Katona, Judit Soós, Erzsébet Csányi, Ilona Gróf, András Harazin, Mária A. Deli, Mária Budai-Szűcs (2019): Design and Optimization of Nanostructured Lipid Carrier Containing Dexamethasone for Ophthalmic Use. Pharmaceutics. 2019 Dec; 11(12): 679.
- Iti Chauhan , Mohd Yasir, Madhu Verma, Alok Pratap Singh (2020): Nanostructured Lipid Carriers: A Groundbreaking Approach for Transdermal Drug Delivery. Adv Pharm Bull, 2020, 10(2), 150-165.
- Pamudji J. S., Mauludin R, Indriani N. (2015): Development of Nanostructure Lipid Carrier Formulation Containing of Retinyl Palmitate. Int J Pharm Pharm Sci, Vol 8, Issue 2, 256-26.
- Akanksha Garud, Deepti Singh, Navneet Garud (2012): Solid Lipid Nanoparticles (SLN): Method, Characterization and Applications. International Current Pharmaceutical Journal 2012, 1(11): 384-393.
- Rosli N. A., Hasham R., Abdul Azizc A., Aziz R. (2015): Formulation and characterization of nanostructured lipid carrier encapsulated Zingiber zerumbet oil using ultrasonication. Journal of Advanced Research in Applied Mechanics Vol. 11, No. 1, 2015. 16-23.
- Albekery M. A., Alharbi K. T. , Alarifi S., Ahmad D., Omer M. E, Massadeh S., Yassin A. E. (2017): Optimization of a nanostructured Lipid Carrier System for Enhancing the Biopharmaceutical Properties of Valsaratan. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures Vol. 12, No. 2, April – June 2017. 381-389.
- Leila Azhar Shekoufeh Bahari; Hamed Hamishehkar (2016): The Impact of Variables on Particle Size of Solid Lipid Nanoparticles and Nanostructured Lipid Carriers; A Comparative Literature Review. Advanced Pharmaceutical Bulletin 6(2), 2016. 143-151.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Napredni nosilci zdravil v nanovelikosti
Nanoemulzije, liposomi, niosomi, polimerni nanodelci, nanodelci trdnih lipidov in nanostrukturirani lipidni nanodelci se uporabljajo kot napredni sistemi za dostavo zdravil za izboljšanje biološke uporabnosti, zmanjšanje citotoksičnosti in doseganje trajnega sproščanja zdravil.

Shematska struktura a) trdnih lipidnih nanodelcev b) nanostrukturiranega lipidnega nosilca
Vir: Bahari in Hamishehkar 2016
Izraz nanodelci na osnovi trdnih lipidov (SLBN) zajema dve vrsti nano-velikih nosilcev zdravil, trdne lipidne nanodelce (SLN) in nanostrukturirane lipidne nosilce (NLC). SLN in NLC se razlikujejo po sestavi matrike trdnih delcev:
Nanodelci trdnih lipidov (SLN), znani tudi kot liposfere ali trdne lipidne nanosfere, so submikronski delci s povprečno velikostjo med 50 in 100 nm. SLN so narejeni iz lipidov, ki ostanejo trdni pri sobni in telesni temperaturi. Trdni lipid se uporablja kot matrični material, v katerem so inkapsulirana zdravila. Lipidi za pripravo SLN se lahko izberejo iz različnih lipidov, vključno z mono-, di- ali trigliceridi; mešanice gliceridov; in lipidne kisline. Lipidni matriks se nato stabilizira z biokompatibilnimi površinsko aktivnimi snovmi.
Nanostrukturirani nosilci lipidov (NLC) so nanodelci na osnovi lipidov, narejeni iz trdnega lipidnega matriksa, ki je kombiniran s tekočimi lipidi ali oljem. Trdni lipid zagotavlja stabilno matrico, ki imobilizira bioaktivne molekule, tj. zdravilo, in preprečuje združevanje delcev. Tekoče lipidne ali oljne kapljice v trdnem lipidnem matriksu povečajo zmogljivost obremenitve delcev z zdravilom.