Ultrazvočna formulacija niosomov
Niosomski mehurčki kot nanonosilec aktivnih sestavin
Niosom je vezikula na osnovi neionske površinsko aktivne snovi, ki večinoma nastane z vključitvijo neionske površinsko aktivne snovi in holesterola kot pomožne snovi. Niosomi so bolj stabilni proti kemični razgradnji ali oksidaciji in imajo dolg čas shranjevanja v primerjavi z liposomi. Zaradi površinsko aktivnih snovi, ki se uporabljajo za pripravo niosomov, so biološko razgradljive, biokompatibilne in neimunogene. Niosomi so osmotsko aktivni, kemično stabilni in ponujajo daljši čas shranjevanja v primerjavi z liposomi. Glede na velikost in lamelarnost so na voljo različne metode priprave, kot so ultrazvočna obdelava, izhlapevanje z obratno fazo, hidracija tankega filma ali postopek privzema zdravila s transmembranskim gradientom pH. Ultrazvočna priprava niosoma je najprimernejša tehnika za proizvodnjo enolamelnih veziklov, ki so majhni in enakomerne velikosti.
Ultrazvočna formulacija niosoma
Za oblikovanje niosomov je treba pripraviti emulzijo olje v vodi (o / w) iz organske raztopine površinsko aktivne snovi, holesterola in vodne raztopine, ki vsebuje bioaktivno spojino, tj. zdravilo. Ultrazvočna emulgacija je vrhunska tehnika za mešanje tekočin, ki se ne mešajo, kot sta olje in voda. S striženjem kapljic obeh faz in razbijanjem na nano-velikost dobimo nano-emulzijo. Nato organsko topilo izhlapi, kar povzroči niosome, napolnjene s terapevtskimi sredstvi, ki se razpršijo v vodni fazi. V primerjavi z mehanskim mešanjem se tehnika ultrazvočne formulacije niosomov odlikuje z oblikovanjem niosomov z manjšo povprečno dimenzijo in nižjim indeksom polidisperznosti v hitrem procesu. Uporaba manjših veziklov je na splošno bolj zaželena, glede na to, da se ponavadi izogibajo mehanizmom čiščenja telesa bolje kot večji delci in ostanejo dlje časa v krvnem obtoku. (prim. Bragagni et al. 2014)
- enolamelarni, majhni, enakomerni mehurčki
- enostaven in hiter postopek
- Ponovljivo
- natančno krmiljenje
- Varen
- enostavno razširljiv
Ultrazvočni protokoli za pripravo niosomov
Formulacija niosoma z uporabo ultrazvočne obdelave je bila obsežno raziskana, tako da so na voljo številni znanstveno potrjeni protokoli za ultrazvočno proizvodnjo niosomov.
Spodaj lahko najdete kratek pregled nekaj formulacijskih protokolov za pripravo in nalaganje niosomov z ultrazvočnim razbijanjem.
Niosomi, napolnjeni z izvlečki Withania somnifera
(2017) so surovi izvleček Withania somnifera formulirali v niosome, namenjene za lokalno uporabo. Bioaktivne spojine so bile inkapsulirane z vbrizgavanjem vehikla. Zato sta se organska in vodna faza nenehno magnetno mešali, temperatura pa se je vzdrževala na 60 °C ± 2 °C, dokler se organsko topilo ni odstranilo. Nastala formulacija je bila ohlajena in sonikirana na ledu z uporabo Hielscherjevega UP200ST sonikatorja. Niosomi so imeli povprečne velikosti približno 165,9 ± 9,4 in so pokazali visoko učinkovitost ujetja (EE%) vitanolida A.
Niosomi, napolnjeni z doksorubicinom
N-palmitoil glukozamin niosomi (Glu), napolnjeni z doksorubicinom, zdravilom proti raku, so bili pripravljeni s stresanjem mešanice NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), holesterola (58 mg) in Solulana C24 (54 mg) v raztopini doksorubicina (1,5 mg/ml, 2 ml, pripravljena v PBS) pri 90 ° C za 1 uro, čemur je sledila sondiranje sonde 10 minut (75% max).
Vezikle palmitoilglikol hitozana (GCP) so bile pripravljene, kot je bilo opisano prej (11), s sondiranjem ultrazvočnega glikola hitozana (10 mg) in holesterola (4 mg) v raztopini doksorubicina (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)
UP400St – 400W ultrazvočna naprava za formulacijo nanonosilcev, kot so niosomi
Alternativne metode priprave niosoma
Alternativne metode formulacije niosomov, kot je tehnika izhlapevanja z obratno fazo ali postopek privzema zdravila s transmembranskim gradientom pH, vključujejo uporabo ultrazvočne energije. Obe tehniki se uporabljata predvsem za oblikovanje multilamelarnih veziklov (MLV). Spodaj lahko najdete kratek opis obeh tehnik in vključenega koraka ultrazvočnega razbijanja.
Sonication v pripravi niosoma z izhlapevanjem v reverzni fazi
Pri metodi izhlapevanja z obratno fazo (REV) se sestavine niosomske formulacije raztopijo v mešanici etra in kloroforma ter dodajo vodni fazi, ki vsebuje zdravilo. Ultrazvočna emulgacija se uporablja za pretvorbo mešanice v emulzijo fine velikosti. Nato organska faza izhlapi. Niosom, pridobljen med izhlapevanjem organskega topila, so enlamelarni mehurčki velike velikosti.
Postopek privzema zdravila s transmembranskim gradientom pH
Za transmembranski pH gradient (znotraj kislega) procesa absorpcije zdravila (z oddaljenim nalaganjem) se površinsko aktivna snov in holesterol raztopita v kloroformu. Topilo se nato izhlapi v vakuumu, da se dobi tanek film na steni bučke z okroglim dnom. Folija se hidrira s 300 mM citronske kisline (pH 4,0) z vrtinčenjem suspenzije. Multilamelarni mehurčki se zamrznejo in odmrznejo trikrat in nato sonikirajo z ultrazvočnim sondom. Tej niosomski suspenziji dodamo vodno raztopino, ki vsebuje 10 mg / ml zdravila, in jo zavrtimo. pH vzorca se nato dvigne na pH 7,0-7,2 z 1M dinatrijevim fosfatom. Nato zmes segrevamo na 60 °C 10 minut. Ta tehnika prinaša v multilamelarnih mehurčkih. (prim. Kazi et al. 2010)
Ultrazvočno zmanjšanje velikosti niosomov
Niosomi so običajno v razponu velikosti od 10nm do 1000nm. Glede na tehniko priprave so niosomi pogosto razmeroma velike velikosti in tvorijo agregate. Vendar pa so specifične velikosti niosomov pomemben dejavnik, ko gre za ciljno vrsto sistema dostave. Na primer, zelo majhna velikost niosoma v nanometrskem območju je najprimernejša za sistemsko dajanje zdravil, kjer je treba zdravilo dostaviti čez celične membrane, da doseže celično ciljno mesto, medtem ko se večji niosomi priporočajo za intramuskularno in intra-votlinsko dajanje zdravil ali oftalmološke aplikacije. Ultrazvočno zmanjšanje velikosti niosomov je pogost korak pri pripravi zelo močnih niosomov. Ultrazvočne strižne sile deaglomerirajo in razpršijo niosome v mono-dispergirane nano-niosome.
protokol – Ultrazvočno zmanjšanje velikosti liponiosomov
Naderinezhad et al. (2017) so oblikovali biokompatibilne liponiosome (kombinacija niosoma in liposoma), ki vsebujejo Tween 60: holesterol: DPPC (pri 55 : 30 : 15 : 3) s 3% DSPE-mPEG. Da bi zmanjšali velikost pripravljenih liponiosomov, so po hidraciji sonicirali suspenzijo 45 minut (15 sekund vklopa in 10 sekund izklopa, amplituda 70% pri 100 vatih), da bi zmanjšali agregacijo delcev z uporabo ultrazvočnega homogenizatorja UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Nemčija). Pri metodi pH-gradienta so bili posušeni filmi CUR, površinsko aktivnih snovi in lipidov hidrirani s 1300 ml amonijevega sulfata (pH 1⁄4 4) pri 63 °C za 47 minut. Nato so nanodelce sonikirali nad ledeno kopeljo, da bi ustvarili majhne mehurčke.
Ultrazvočni aparati za pripravo niosomov
Hielscher Ultrasonic ima dolgoletne izkušnje z načrtovanjem, proizvodnjo, distribucijo in servisiranjem visoko zmogljivih ultrazvočnih homogenizatorjev za farmacevtsko, živilsko in kozmetično industrijo.
Priprava visokokakovostnih niosomov, liposomov, trdnih lipidnih nanodelcev, polimernih nanodelcev, ciklodekstrinskih kompleksov in drugih nanostrukturiranih nosilcev zdravil so procesi, v katerih se Hielscherjevi ultrazvočni sistemi odlikujejo zaradi svoje visoke zanesljivosti, dosledne izhodne moči in natančne nadzorovanja. Hielscher ultrazvočni aparati omogočajo natančen nadzor nad vsemi procesnimi parametri, kot so amplituda, temperatura, tlak in ultrazvočna energija. Inteligentna programska oprema samodejno protokolira vse parametre ultrazvočne razbijanje (čas, datum, amplituda, neto energija, skupna energija, temperatura, tlak) na vgrajeni kartici SD.
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
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): Lokalna dostava surovih izvlečkov Withania somnifera v niosomih in trdnih lipidnih nanodelcih. Revija Pharmacognosy 2017 oktober; 13 (Dodatek 3): S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): Vpliv vrste površinsko aktivne snovi, vsebnosti holesterola in različnih metod zmanjševanja na velikost delcev niosomov. Iranski časopis za farmacevtske raziskave 2018; 17 (Dodatek 2): 1-11.
- Ashraf Alemi, Javad Zavar Reza, Fateme Haghiralsadat, Hossein Zarei Jaliani, Mojtaba Haghi Karamallah, Seyed Ahmad Hosseini, Somayeh Haghi Karamallah (2018): Sočasna uporaba paklitaksela in kurkumina v novih kationskih PEGiliranih niosomskih formulacijah kaže povečano sinergistično protitumorsko učinkovitost. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): Sočasna dostava hidrofilnih in hidrofobnih zdravil proti raku z uporabo biokompatibilnih pH občutljivih nanonosilcev lipidov za raka, odporne na več zdravil. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Niosomi proti liposomom
Liposomi in niosomi so mikroskopski mehurčki, ki jih je mogoče napolniti z bioaktivnimi spojinami za dostavo zdravil. Niosomi so podobni liposomom, vendar se razlikujejo po dvoslojni sestavi. Medtem ko imajo liposomi fosfolipidni dvosloj, je niosomski dvosloj narejen iz neionskih površinsko aktivnih snovi, kar vodi do kemične razlike v strukturnih enotah. Ta strukturna razlika daje niosomom večjo kemično stabilnost, vrhunsko sposobnost prodiranja kože in manj nečistoč.
Niosomi se po velikosti razlikujejo v tri glavne skupine: majhni enolamelarni mehurčki (SUV) imajo povprečni premer 10–100 nm, veliki enolamelarni mehurčki (LUV) imajo povprečno velikost 100–3000 nm, za multilamelarne vezikle (MLV) pa je značilno več kot en dvosloj.
"Niosomi se obnašajo in vivo kot liposomi, podaljšujejo kroženje ujetega zdravila in spreminjajo njegovo porazdelitev organov in presnovno stabilnost. Tako kot pri liposomih so lastnosti niosomov odvisne od sestave dvosloja in načina njihove proizvodnje. Poroča se, da interkalacija holesterola v dvoslojih zmanjša volumen ujetja med formulacijo in s tem učinkovitost ujetja. (Kazi et al. 2010)
Niosomi se lahko pripravijo z različnimi tehnikami, kot so tehnika hidracije tankega filma, ultrazvočna obdelava, metoda izhlapevanja z obratno fazo, metoda zamrzovanja in odmrzovanja, mikrofluidizacija ali metoda rehidracije dehidracije. Z izbiro ustrezne oblike pripravka, površinsko aktivne snovi, vsebnosti holesterola, dodatkov površinskega naboja in koncentracije suspenzije se lahko sestava, lamelarnost, stabilnost in površinski naboj niosomov oblikujejo tako, da izpolnjujejo posebne zahteve glede nosilcev zdravil.
Za proizvodnjo visoko biokompatibilnih niosomov z zelo nizko citotoksičnostjo morajo biti površinsko aktivne snovi, ki se uporabljajo v pripravi niosomov, biorazgradljive, biokompatibilne in neimunogene.