Ultrazvočni obdelavi nanodelcev za Farmacevtski

Ultrazvok je inovativna tehnologija, ki se uspešno uporablja za Sonokemijska sinteza, deaglomeracije, disperzija, emulgiranje, Funkcionalizacija in aktiviranje delcev. Zlasti v nanotehnologiji je ultrazvokom je bistvena tehnika za namene sinteze in obdelava nano-velikosti materialov. Ker je nanotehnologija dobil to izjemno znanstveno zanimanje, so nano velikosti delcev uporabiti v izredno številnih znanstvenih in industrijskih področjih. Podružnica pharma je odkril velik potencial tega fleksibilnega in variabilnega materiala, preveč. Zato so nanodelci vključeni v različne funkcionalne aplikacije v farmacevtski industriji, ki vključujejo:

• dajanje zdravila (nosilec)
• diagnostični izdelki
• embalaža
• odkritje biomarkerjev

Nanomateriali v farmacija

Zlasti je dostava zdravil z nanodelci že dokazana metoda za dajanje zdravilnih učinkovin, ki so jih dajali pred peroralno ali z injekcijo. (Bawa 2008) Nano-formulirane droge je mogoče dozirati in dostavljati veliko bolj učinkovito, saj nove tehnike odprejo popolnoma nove načine zdravljenja. Ta tehnologija z visokim potencialom pomaga pri dajanju zdravil, toplote ali drugih aktivnih snovi določenim celicam, tj. Obolelim celicam. S tem neposrednim sproščanjem zdravil zdrave celice niso zaskrbljene zaradi učinkov zdravila. Eno polje, ki v nano-formuliranih zdravilih že kaže svoje obetavne rezultate, je zdravljenje raka. V terapiji raka je velika prednost nanosih snovi, da se lahko visoki odmerki molekul zdravil neposredno v tumorske celice dajo na maksimalne učinke, medtem ko zmanjšujejo neželene učinke na druge organe. (Liu et al. 2008). Ta prednost ima nano velikost, da delci lahko prenesejo celične stene in membrane ter sproščajo zdravilne učinkovine neposredno v ciljne celice.

obdelava nanomateriali

Kot so nanomateriali opredeljeni kot delci z razsežnostjo manj kot 100 nm to pomeni, da se proizvodnja in predelava teh snovi zahtevajo višje prizadevanja.
Za tvorbo in obdelati nanodelce, aglomerati biti zdrobljen in lepljenje sile, da je premagati. Ultrasonic kavitacija je dobro znano tehnologijo deaglomeriramo in razpršijo nanomateriale. Raznolikost nanomaterialov in oblik odpira mnogovrstne spremembe za farmacevtske raziskave. ogljikove nanocevke (CNT) imajo velik notranji volumen, ki omogoča, da se več kapsul zdravil vkapsulira in imajo funkcionalizacijo različne notranje in zunanje površine. (Hilder et al., 2008) S tem so CNT sposobni nositi različne molekule, kot so aktivna sredstva, DNA, proteini, peptidi, ciljne ligande ipd. V celice. CNT-ji so bili priznani kot najpomembnejši nanomateriali in so pridobili status enega od najučinkovitejših področij nanoznanosti in nanotehnologije. MWCNT je sestavljen iz 2-30 koncentričnih grafitnih slojev, katerih premeri so od 10 do 50 nm in dolžina več kot 10 μm. Po drugi strani pa je SWCNT veliko tanjši, s premerom od 1,0 do 1,4 nm. (Srinivasan 2008) Nanodelci in nanocevke lahko vstopijo v celice in jih lahko popolnoma prevzamejo. Znano je, da so zlasti funtionalized Carbon Nanotubes (f-CNT) povečali topnost in omogočili učinkovito ciljanje na tumorje. S tem se prepreči, da so f-CNT, SWNT in MWNT citotoksični (= strupeni za celice) in spremenijo delovanje imunskega sistema. Na primer, Enostenske ogljikove nanocevke (SWCNTs) visoke čistote lahko proizvedemo na sonokemijska poti: visoke čistosti SWCNTs je mogoče dobiti v tekočem raztopine s sonifikacijo kremenčevega prahu 20 min. pri sobni temperaturi in normalnem tlaku. (Srinivasan 2005)

Slika 1: Sonokemijska proizvodnja SWCNTs. Silicijev dioksid v raztopini ferocen-ksilena zmesi je podvrgli sonikaciji tekom 20 minut. pri sobni temperaturi in pod tlakom okolice. Ultrazvoka proizvaja visoke čistosti SWCNTS na površini silicijevega dioksida v prahu. (Jeong in sod. 2004)

Funkcionalizirane ogljikove nanocevke (f-CNT), lahko deluje tudi kot dobave cepiva sistemov. Osnovna ideja je povezati antigena na ogljikove nanocevke pa ohranja obliko svojega telesa, s tem, kar je sprožilo odziv protiteles, z desno specifičnosti.
Keramični nanodelci, t.j. pridobljeni iz kremenTitanija ali aluminijevega oksida, opremljenih porozno delcev površine, ki jih naredi idealno nosilec droga.

Ultrazvočni Sinteza in Obarjanje Nanodelci

Nanodelci lahko nastane spodaj navzgor s sintezo ali obarjanjem. Ultrazvočna kemija je eden od prvih tehnike, uporabljene za pripravo nanosize spojin. Suslick v njegovem originalnem delu, sonificiramo Fe (CO) 5 bodisi kot čistega tekočino ali v raztopini deaclin in pridobljeni 10-20nm velikosti amorfne nanodelce železa. Na splošno je prenasičena zmes začne tvori trdne delce ven iz visoko koncentrirane snovi. Ultrasonication izboljša mešanje predhodniki in poveča masni prenos na površini delcev. To vodi do manjše velikosti delcev in večje enotnosti.

Ultrazvočni Funkcionalizacija Nanodelci

Za pridobivanje nanodelcev s posebnimi lastnostmi in funkcijami je treba površino delcev spremeniti. Različne nanosisteme, kot so polimerne nanodelce, liposomi, dendrimeri, ogljikove nanocevke, kvantne pike itd., Lahko uspešno delujejo za učinkovito uporabo v farmaciji.
Za funkcionaliziranje celotna površino vsakega posameznega delca, ki je potreben dober način disperzije. Pri razpršeni, so delci značilno obdana s mejni plasti molekul privlačijo površino delcev. Da bi nove funkcionalne skupine priti na površino delcev, je treba ta mejna plast je treba razbiti in odstraniti. Tekoče curki, ki izhajajo iz ultrazvočne kavitacija lahko dosežejo hitrosti do 1000 km / h. Ta stres pomaga premagovati pritegniti sile in nosi funkcionalne molekule na površini delcev. V sonokemija, je ta učinek se uporablja za izboljšanje delovanja razpršenih katalizatorjev.

Praktično Primer:

Ultrazvočna funkcionalizacija SWCNT-jev s PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) je pokazala, da disperzijo enostenske ogljikove nanocevke (SWNTs) z ultrasonizacijo s fosfolipidnim polietilenglikolom (PL-PEG) jo fragmentira, s čimer se posega v njegovo sposobnost blokiranja nespecifičnega vnosa celic. Vendar nefragmentirani PL-PEG spodbuja specifično celično privzeto ciljno usmerjene SWNT na dva različna razreda receptorjev, ki jih izražajo rakave celice. Ultrazvočna obdelava v prisotnosti PL-PEG je običajna metoda, ki se uporablja za disperzijo ali funkcionalizacijo ogljikovih nanocevk in celovitost PEG je pomembna za spodbujanje specifičnega celičnega privzema ligandskih funkcionalnih nanocevk. Ker je razdrobljenost verjetna posledica ultrazvoka, je tehnika, ki se običajno uporablja za razpršitev SWNT-ov, morda skrb za nekatere aplikacije, kot je dostava zdravil.

Slika 2:. Ultrazvočni disperzija SWCNTs s PL-PEG (Zeineldin et al 2009).

Ultrazvočni liposomov Oblikovanje

Druga uspešna uporaba ultrazvoka je priprava liposomov in nano-liposomov. Sistemi za prenos drog in genov na osnovi liposoma igrajo pomembno vlogo pri številnih terapijah, pa tudi v kozmetiki in prehrani. Liposomi so dobri nosilci, saj se vodotopna aktivna sredstva lahko dajo v vodni center liposomov ali, če je sredstvo topno v maščobi, v lipidni plasti. Liposomi se lahko tvorijo z uporabo ultrazvoka. Osnovni material za pretvorbo liposomov so amfilne molekule, ki izhajajo iz bioloških membranskih lipidov. Za tvorbo majhnih unilamelarnih veziklov (SUV) se lipidna disperzija nežno posuši – npr z ročnimi ultrazvočno napravo UP50H (50W, 30kHz) je VialTweeter ali ultrazvočni reaktor UTR200 – v ledeni kopeli. Trajanje takega ultrazvočni obdelavi traja pribl. 5 - 15 minut. Druga metoda za izdelavo majhne enoslojne mehurčke je sonični izmed več lamelnih veziklih liposomov.
Dinu-Pirvu sod. (2010) poroča pridobitev transferosomes jih obdelamo z ultrazvokom MLVs pri sobni temperaturi.
Hielscher Ultrazvočna ponuja različne ultrazvočne naprave, sonotrodes in pribor, da izpolnjujejo zahteve vseh vrst procesov.

Ultrazvočni inkapsulacija agentov v liposome

Liposomi deluje kot nosilci aktivnih sredstev. Ultrazvok je učinkovito sredstvo za pripravo in tvorijo liposomi za zagozditev aktivnih sredstev. Pred vstavljanju, liposomi pogosto združujejo v skupine zaradi interakcije površinsko polnjenje brezplačne fosfolipidnih polarnih glav (Míckova et al. 2008), poleg tega pa je treba odpreti. Na primer, Zhu in sod. (2003) opisujejo enkapsulacijo biotina v prahu v liposome z ultrazvokom. Ker je biotin prašek dodamo v raztopino v vezikularni suspenzija je bila raztopina sonicirali pribl. 1 uro. Po tej obdelavi, je biotin ujete v liposome.

Liposomalne Emulzije

Za povečanje negovanje učinka vlažilna ali proti staranju kreme, losioni, geli in drugih cosmeceutical formulacije, emulgator se doda liposomskih disperzije za stabiliziranje večje količine lipidov. Toda raziskave pokazale, da je zmožnost liposomov splošno omejena. Z dodatkom emulgatorjev, se bo ta učinek pojavi prej in dodatne emulgatorji povzročila slabitev na pregrade afinitete fosfatidilholina. nanodelci – sestavljajo fosfatidilholin in maščob - so odgovor na ta problem. Ti nanodelci tvorjeni s kapljico olja, ki je prekrit z enojno plast fosfatidilholina. Uporaba nanodelcev omogoča pripravke, ki so sposobne absorbirati več lipidov in ostanejo stabilne, tako da niso potrebni dodatni emulgatorji.
Ultrasonication je dokazana metoda za proizvodnjo nanoemulzij in nanodisperzij. Visoko intenzivni ultrazvok dobavlja moč, potrebno za razpršitev tekoče faze (dispergirane faze) v majhnih kapljicah v drugi fazi (neprekinjena faza). V razpršilni coni implodiranje kavitacijskih mehurčkov povzroči intenzivne udarne valove v okoliški tekočini in povzroči nastanek tekočih curkov visoke tekočinske hitrosti. Da bi stabilizirali novo nastale kapljice razpršene faze proti koalescenci, emulgatorju dodamo emulgatorje (površinsko aktivne snovi, površinsko aktivne snovi) in stabilizatorje. Ker koalescenca kapljic po motnji vpliva na porazdelitev končne velikosti kapljic, se učinkovito stabilizirajo emulgatorji uporabljajo za ohranjanje končne porazdelitve velikosti kapljic na ravni, ki je enaka porazdelitvi takoj po prekinitvi kapljic v ultrazvočni razprzilni coni.

Liposomalne disperzije

Liposomske disperzije, ki temeljijo na nenasičenem fosfatidilklorinu, nimajo stabilnosti proti oksidaciji. Stabilizacijo disperzije lahko dosežemo z antioksidanti, kot je kompleks vitaminov C in E.
Ortan sod. (2002) dosegla v svoji študiji o ultrazvočni pripravo Anethum graveolens eterično olje v liposome dobre rezultate. Po ultrazvočno razbijanje, so dimenzije liposomov med 70-150 nm, in MLV med 230-475 nm; Te vrednosti so bile približno konstantno tudi po 2 meseca, vendar inceased po 12 mesecev, zlasti v SUV disperzije (glej histogramov spodaj). merjenje stabilnosti, glede bistvene izgube olja in porazdelitev velikosti, je tudi pokazala, da liposomski disperzije ohranila vsebino eterično olje. To kaže, da prisada eteričnega olja v liposome povečala stabilnost olja.

Slika 3:. Ortan sod. (2009): Stabilnost MLV in SUV disperzij po 1 letu. Liposomskimi oblikami smo hranili pri 4 ± 1 ° C.

Kliknite tukaj in preberite več o pripravah na ultrazvočno liposomov!

Ultrazvočne Učinki

Poleg ultrazvočne proizvodnje nanodelcev je obdelava teh snovi široko področje za aplikacije ultrazvoka. Aglomerate je treba zlomiti, delce je treba razstaviti in / ali dispergirati, površine je treba aktivirati ali funkcionalizirati, emulzijo nanodelcev. Za vse te korake predelave je ultrazvok dokazana bistvena metoda. Visokozmogljiv ultrazvok ustvarja intenzivne učinke. Ko sonicne tekocine pri visokih intenzivnosth, zvočne valove, ki se razprostirajo v tekoce medije, privedejo do izmenicnih ciklov visokega tlaka (stiskanja) in nizkega tlaka (raztopine) s stopnjami, odvisnimi od frekvence. Med ciklusom nizkega tlaka ultrazvočni valovi z visoko intenzivnostjo ustvarijo majhne vakuumske mehurčke ali praznine v tekočini. Ko mehurčki dosežejo prostornino, na kateri ne morejo več absorbirati energije, se med visokim pritiskom ciklično zrušijo. Ta pojav je imenovan kavitacija.
Propadu kavitacija mehurčkov rezultate v mikro turbulenc in mikro curki do 1000 km / h. Veliki delci so predmet površinske erozije (preko kavitacije padca okoliški tekočini) ali zmanjšanje velikosti delcev (zaradi cepitve do kolizije med delcev ali razpadu kavitacijskih mehurčkov nastane na površini). To vodi do ostrega pospeševanja procesov difuzijo masno prenosa in trdna faza reakcije zaradi kristalitov velikosti in spremeni strukturo. (Suslick 1998)

Ultrazvočna predelava oprema

Hielscher je vrh dobavitelj visoko kakovostnih in visoko ultrazvočno predelovalci učinkovitosti laboratoriju in industrijsko uporabljiv. Naprave v območju od 50 W do 16.000 vatov omogočajo, da bi našli pravo ultrazvočni procesor za vsako količino in vsak proces. Z njihovo visoko zmogljivost, zanesljivost, robustnost in enostavno upravljanje, ultrazvočni zdravljenje je bistvena tehnika za pripravo in obravnavo nanomaterialov. Opremljen z CIP (čisto-in-place) in SIP (sterilizirajte-in-place), ultrazvočne naprave Hielscher je zagotoviti varno in učinkovito proizvodnjo v skladu s farmacevtskimi standardi. Vse posebne ultrazvokom je mogoče zlahka preskusijo v laboratoriju ali klop-top lestvici. Rezultati teh poskusov so popolnoma ponovljiv, tako da je naslednja lestvica-up je linearno in da se lahko opravijo brez dodatnih naporov v zvezi z optimizacijo procesov.