Formulimi i niosomeve me ultratinguj
Niosomet janë vezikula me përmasa nanometrike, të cilat mund të përdoren si bartës për barna (p.sh. barna kundër kancerit) dhe substanca të tjera bioaktive. Emulsifikimi me ultratinguj është një metodë e thjeshtë dhe e shpejtë për të formuluar niosome të vogla me ngarkesë të lartë të barit.
Vezikulat niosomale si nanobartës për përbërësit aktivë
Një niosom është një vezikulë me bazë surfaktanti jojonik, e formuar kryesisht nga surfaktanti jojonik dhe përfshirja e kolesterolit si eksipient. Niosomet janë më të qëndrueshme ndaj degradimit kimik ose oksidimit dhe kanë kohë të gjatë ruajtjeje në krahasim me liposomet. Për shkak të surfaktantëve të përdorur për përgatitjen e niosomeve, ato janë të biodegradueshme, biokompatibile dhe joimunogjene. Niosomet janë osmotikisht aktive, kimikisht të qëndrueshme dhe ofrojnë një kohë më të gjatë ruajtjeje në krahasim me liposomet. Në varësi të madhësisë dhe numrit të lamelave, ekzistojnë metoda të ndryshme përgatitjeje, si trajtimi me ultratinguj, avullimi me fazë të kundërt, hidratimi i filmit të hollë ose procesi i marrjes së barit përmes gradientit të pH-së përtej membranës. Përgatitja e niosomeve me ultratinguj është teknika e preferuar për të prodhuar vezikula njëlamelare, të cilat janë të vogla dhe me madhësi uniforme.
Formulimi i niosomeve me ultratinguj
Për të formuluar niosome, duhet të përgatitet një emulsion vaj-në-ujë (o/w) nga një tretësirë organike e surfaktantit, kolesteroli dhe një tretësirë ujore që përmban përbërjen bioaktive, pra barin. Emulsifikimi me ultratinguj është teknika superiore për përzierjen e lëngjeve të papërzieshme, si vaji dhe uji. Duke ushtruar forca prerëse mbi pikëzat e të dyja fazave dhe duke i copëtuar ato deri në përmasa nanometrike, përftohet një nanoemulsion. Më pas, tretësi organik avullohet, duke rezultuar në niosome të ngarkuara me agjentë terapeutikë, të cilat janë të shpërndara në fazën ujore. Në krahasim me përzierjen mekanike, teknika e formulimit të niosomeve me ultratinguj shkëlqen duke formuar niosome me përmasa mesatare më të vogla dhe një indeks më të ulët polidispersiteti në një proces të shpejtë. Përdorimi i vezikulave më të vogla është përgjithësisht i preferueshëm, duke pasur parasysh se ato priren t’u shmangen mekanizmave të eliminimit të organizmit më mirë sesa grimcat më të mëdha dhe të qëndrojnë për kohë më të gjatë në qarkullimin e gjakut. (shih Bragagni et al. 2014)
Lexoni më shumë rreth trajtimit me ultratinguj për formulime të përmirësuara të niosomeve!
- vezikula njëlamelare, të vogla, uniforme
- proces i thjeshtë dhe i shpejtë
- i riprodhueshëm
- i kontrollueshëm me saktësi
- i sigurt
- i shkallëzueshëm lehtësisht
Protokollet e përgatitjes së niosomeve me ultratinguj
Formulimi i niosomeve duke përdorur trajtimin me ultratinguj është hulumtuar gjerësisht, ndaj ekzistojnë protokolle të shumta të vërtetuara shkencërisht për prodhimin e niosomeve me ultratinguj.
Më poshtë mund të gjeni një përmbledhje të shkurtër të disa protokolleve të formulimit për përgatitjen dhe ngarkimin e niosomeve duke përdorur trajtimin me ultratinguj.
Niosome të ngarkuara me ekstrakte të Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) formuluan ekstraktin e papërpunuar të Withania somnifera në niosome të destinuara për aplikim topik. Përbërjet bioaktive u kapsuluan nëpërmjet injektimit të tretësit. Për këtë qëllim, faza organike dhe ajo ujore u përzien vazhdimisht me përzierje magnetike dhe temperatura u mbajt në 60°C ± 2°C derisa tretësi organik u largua. Formulimi i përftuar u ftoh dhe u trajtua me ultratinguj mbi akull duke përdorur sonikatorin Hielscher UP200ST. Niosomet kishin përmasa mesatare që varionin rreth 165,9 ± 9,4 dhe shfaqën një efikasitet të lartë të kapsulimit (EE%) të withanolidit A.
Niosome të ngarkuara me doksorubicinë
Niosomet e N-palmitoil glukozaminës (Glu), të ngarkuara me doksorubicinë, një bar kundër kancerit, u përgatitën duke tundur një përzierje të NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), kolesterolit (58 mg) dhe Solulan C24 (54 mg) në tretësirë doksorubicine (1,5 mg/ml, 2 ml, e përgatitur në PBS) në 90°C për 1 h, pasuar nga trajtimi me ultratinguj me sondë për 10 min (75% e maksimumit).
Vezikulat e palmitoil glikol kitozanit (GCP) u përgatitën siç është përshkruar më parë (11), duke trajtuar me ultratinguj me sondë glikol kitozanin (10 mg) dhe kolesterolin (4 mg) në tretësirë doksorubicine (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)
UP400St – pajisje me ultratinguj 400W për formulimin e nanobartësve si niosomet
Metoda alternative për përgatitjen e niosomeve
Metodat alternative të formulimit të niosomeve, si teknika e avullimit me fazë të kundërt ose procesi i përthithjes së barit me gradient pH-je përmes membranës, përfshijnë zbatimin e energjisë ultrasonike. Të dyja teknikat përdoren kryesisht për të formuluar vezikula shumështresore (MLVs). Më poshtë mund të gjeni një përshkrim të shkurtër të të dyja teknikave dhe të hapit të sonikimit që përfshihet në to.
Sonikimi në përgatitjen e niosomeve përmes avullimit me fazë të kundërt
Në metodën e avullimit me fazë të kundërt (REV), përbërësit e formulimit niosomal treten në një përzierje eteri dhe kloroformi dhe shtohen në fazën ujore, e cila përmban barin. Emulsifikimi ultrasonik përdoret për ta shndërruar përzierjen në një emulsion me pikëza të imëta. Më pas, faza organike avullohet. Niosomet e përftuara gjatë avullimit të tretësit organik janë vezikula njështresore me përmasa të mëdha.
Procesi i përthithjes së barit me gradient pH-je përmes membranës
Për procesin e përthithjes së barit me gradient pH-je përmes membranës (me brendësi acide) (me ngarkim në distancë), surfaktanti dhe kolesteroli treten në kloroform. Tretësi më pas avullohet nën vakum për të përftuar një film të hollë në murin e balonës me fund të rrumbullakët. Filmi hidratohet me acid citrik 300 mM (pH 4,0) duke e përzier suspensionin me vorbullim. Vezikulat shumështresore ngrihen dhe shkrihen tri herë dhe më pas sonikohen duke përdorur një ultrasonikator me sondë. Këtij suspensioni niosomal i shtohet një tretësirë ujore që përmban 10 mg/ml bar dhe përzierja përzihet me vorbullim. Pastaj pH-ja e mostrës rritet në pH 7,0–7,2 me fosfat dinatriumi 1M. Më pas, përzierja nxehet në 60°C për 10 minuta. Kjo teknikë jep vezikula shumështresore. (krh. Kazi et al. 2010)
Zvogëlimi ultrasonik i përmasave të niosomeve
Niosomet zakonisht kanë përmasa nga 10nm deri në 1000nm. Në varësi të teknikës së përgatitjes, niosomet shpesh kanë përmasa relativisht të mëdha dhe priren të formojnë agregate. Megjithatë, përmasat specifike të niosomeve janë një faktor i rëndësishëm për llojin e synuar të sistemit të shpërndarjes së barit. Për shembull, një përmasë shumë e vogël e niosomeve, në intervalin nanometrik, është më e përshtatshmja për shpërndarjen sistemike të barit, ku bari duhet të kalojë përmes membranave qelizore për të arritur në vendin e synuar brenda qelizës, ndërsa niosomet më të mëdha rekomandohen për shpërndarjen intramuskulare dhe intrakavitare të barit ose për aplikime oftalmike. Zvogëlimi ultrasonik i përmasave të niosomeve është një hap i zakonshëm gjatë përgatitjes së niosomeve me fuqi të lartë veprimi. Forcat prerëse ultrasonike i çaglomerojnë dhe i dispergojnë niosomet në nano-niosome monodisperse.
Protokoll – Zvogëlimi ultrasonik i përmasave të LipoNiosomes
Naderinezhad et al. (2017) formuluan LipoNiosomes biokompatibile (një kombinim i niosomit dhe liposomit) që përmbanin Tween 60: kolesterol: DPPC (në raportin 55 : 30 : 15 : 3) me 3% DSPE-mPEG. Për të zvogëluar përmasat e LipoNiosomes të përgatitura, pas hidratimit ata e sonikuan suspensionin për 45 min (15 sekonda në punë dhe 10 sekonda pushim, amplitudë 70% në 100 vat) për të minimizuar agregimin e grimcave, duke përdorur homogjenizuesin ultrasonik UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Gjermani). Për metodën me gradient pH-je, filmat e tharë të CUR, surfaktantëve dhe lipideve u hidratuan me 1300 mL sulfat amoni (pH 1⁄4 4) në 63 C për 47 min. Më pas, nanogrimcat u sonikuan mbi një banjë akulli për të prodhuar vezikula të vogla.
Ultrasonikatorë për përgatitjen e niosomeve
Hielscher Ultrasonic ka përvojë shumëvjeçare në projektimin, prodhimin, shpërndarjen dhe servisimin e homogjenizuesve ultrasonikë me performancë të lartë për industrinë farmaceutike, ushqimore dhe kozmetike.
Përgatitja e niosomeve, liposomeve, nanogrimcave lipidike të ngurta, nanogrimcave polimerike, komplekseve të ciklodekstrinës dhe bartësve të tjerë nanostrukturorë të barnave me cilësi të lartë janë procese në të cilat sonikatorët Hielscher shkëlqejnë falë besueshmërisë së tyre të lartë, fuqisë së qëndrueshme në dalje dhe kontrollueshmërisë së saktë. Pajisjet ultrasonike Hielscher mundësojnë kontroll të saktë mbi të gjithë parametrat e procesit, si amplituda, temperatura, presioni dhe energjia e sonikimit. Softueri inteligjent regjistron automatikisht të gjithë parametrat e sonikimit (orën, datën, amplitudën, energjinë neto, energjinë totale, temperaturën, presionin) në kartën SD të integruar.
Qëndrueshmëria e sonikatorëve Hielscher mundëson funksionimin 24/7 nën ngarkesë të rëndë dhe në mjedise kërkuese.
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona ultrasonike:
| Vëllimi i serisë | Prurja | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500mL | 10 deri në 200mL/min | UP100H |
| 10 deri në 2000mL | 20 deri në 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 deri në 20L | 0,2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 deri në 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | më e madhe | grup pajisjesh UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Homogjenizues ultrasonikë me fuqi të lartë nga shkalla laboratorike deri te shkalla pilot dhe industriale .
Literatura/Referencat
- Chinembiri T.N., Gerber M., du Plessis L.H., du Preez J.L., Hamman J.H., du Plessis J. (2017): Topical Delivery of Withania somnifera Crude Extracts in Niosomes and Solid Lipid Nanoparticles. Pharmacognosy Magazine 2017 Oct;13 (Suppl 3):S663-S671.
- Nowroozi F., Almasi A., Javidi J., Haeri A., Dadashzadeh S. (2018): Effect of Surfactant Type, Cholesterol Content and Various Downsizing Methods on the Particle Size of Niosomes. Iranian Journal of Pharmaceutical Research 2018;17 (Suppl.2): 1-11.
- Ashraf Alemi, Javad Zavar Reza, Fateme Haghiralsadat, Hossein Zarei Jaliani, Mojtaba Haghi Karamallah, Seyed Ahmad Hosseini, Somayeh Haghi Karamallah (2018): Paclitaxel and curcumin coadministration in novel cationic PEGylated niosomal formulations exhibit enhanced synergistic antitumor efficacy. J Nanobiotechnol (2018) 16:28.
- Samira Naderinezhad, Ghasem Amoabediny, Fateme Haghiralsadat (2017): Co-delivery of hydrophilic and hydrophobic anticancer drugs using biocompatible pH-sensitive lipid-based nano-carriers for multidrug-resistant cancers. RSC Adv., 2017, 7, 30008–30019.
Fakte që ia vlen t’i dini
Niosomet kundrejt liposomeve
Liposomet dhe niosomet janë vezikula mikroskopike, të cilat mund të ngarkohen me përbërje bioaktive për shpërndarjen e barnave. Niosomet janë të ngjashme me liposomet, por ndryshojnë në përbërjen e shtresës së tyre të dyfishtë. Ndërsa liposomet kanë një shtresë të dyfishtë fosfolipidike, shtresa e dyfishtë e niosomeve përbëhet nga surfaktantë jojonikë, gjë që sjell një ndryshim kimik në njësitë strukturore. Ky ndryshim strukturor u jep niosomeve qëndrueshmëri kimike më të lartë, aftësi më të mirë depërtimi në lëkurë dhe më pak papastërti.
Niosomet ndahen sipas madhësisë në tri grupe kryesore: vezikulat e vogla njëlamelare (SUV) kanë diametër mesatar prej 10–100 nm, vezikulat e mëdha njëlamelare (LUV) kanë madhësi mesatare prej 100–3000nm, ndërsa vezikulat shumëlamelare (MLV) karakterizohen nga më shumë se një shtresë e dyfishtë.
“Niosomet sillen in vivo si liposomet, duke zgjatur qarkullimin e barit të kapsuluar dhe duke ndryshuar shpërndarjen e tij në organe dhe qëndrueshmërinë e tij metabolike. Ashtu si te liposomet, vetitë e niosomeve varen nga përbërja e shtresës së dyfishtë, si dhe nga metoda e prodhimit të tyre. Raportohet se ndërfutja e kolesterolit në shtresat e dyfishta zvogëlon vëllimin e kapsulimit gjatë formulimit dhe, rrjedhimisht, efikasitetin e kapsulimit.” (Kazi et al. 2010)
Niosomet mund të përgatiten nëpërmjet teknikave të ndryshme, si teknika e hidratimit të filmit të hollë, ultrasonikimi, metoda e avullimit të fazës së kundërt, metoda e ngrirjes dhe shkrirjes, mikrofluidizimi ose metoda e dehidratimit dhe rihidratimit. Duke zgjedhur mënyrën e përshtatshme të përgatitjes, surfaktantin, përmbajtjen e kolesterolit, aditivët për ngarkesën sipërfaqësore dhe përqendrimin e suspensionit, mund të përcaktohen përbërja, lamelariteti, qëndrueshmëria dhe ngarkesa sipërfaqësore e niosomeve në mënyrë që të përmbushen kërkesat specifike për bartësit e barnave.
Për të prodhuar niosome me biopajtueshmëri të lartë dhe citotoksicitet shumë të ulët, surfaktantët e përdorur në përgatitjen e niosomeve duhet të jenë të biodegradueshëm, të biopajtueshëm dhe joimunogjenë.