Интраназална вакцина против S. pneumoniae наноинкапсулирана помоћу ултразвука
Предност вакцина против S. pneumoniae инкапсулираних у наночестице
Mott и сарадници (2013) утврдили су ефикасност интраназалне примене вакциналног конструкта на бази наночестица поли(млечне-ко-гликолне киселине) величине 234 ± 87,5nm у успостављању заштите од експерименталне респираторне пнеумококне инфекције. Наночестице са инкапсулираном, топлотом усмрћеном бактеријом Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) задржавале су се у плућима 11 дана након назалне примене у поређењу са празним наночестицама (NP). Имунизација помоћу NP-HKSP довела је до значајне отпорности на инфекцију бактеријом S. pneumoniae у поређењу са применом самог HKSP. Повећана заштита била је повезана са значајним повећањем антиген-специфичног цитокинског одговора IFN-c повезаног са Th1, који су испољили плућни лимфоцити. Ова студија потврђује ефикасност технологије засноване на наночестицама као неинвазивног и циљаног приступа назално-плућној имунизацији против плућних инфекција.
Протокол ултразвучне припреме наночестица
Ултразвучна лиза
1×106 наночестица са инкапсулираном, топлотом усмрћеном бактеријом Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) подвргнуто је лизи соникацијом у 200µl физиолошког раствора пуферованог фосфатима (PBS), а 70 mg поли(млечне-ко-гликолне киселине) (PLGA) растворено је у 1 ml етил-ацетата. Ова два раствора су помешана и вортексирана при максималној брзини током 1 min да би се формирала примарна емулзија воде у уљу.
Ултразвучна инкапсулација
Метод двоструке емулзије: Примарна емулзија је затим помешана са 3 ml раствора поливинил-алкохола (PVA) концентрације 1 %. Овај раствор је сонициран ултразвучним процесором UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Немачка) при амплитуди од 40 % током 2 min у непрекидном режиму (100% циклус), у чистој стакленој бочици уроњеној у лед ради одвођења топлоте, како би се припремиле PLGA наночестице са инкапсулираним HKSP. Раствор је затим разблажен до 20ml аутоклавираном водом (стерилисаном филтером од 0,22µ) и мешан 1 h на собној температури под благим вакуумом ради испаравања етил-ацетата. Раствор је потом центрифугиран ради издвајања наночестица, а овај поступак је поновљен два пута ради уклањања вишка PVA. Талог наночестица је ресуспендован у 500µl аутоклавиране воде и лиофилизован. Добијене наночестице су чуване на -20°C до даље употребе.
Величина PLGA наночестица са инкапсулираном, топлотом усмрћеном бактеријом Streptococcus pneumoniae. Мерење величине честица у воденој суспензији наночестица динамичким расејањем светлости показује просечну величину и Гаусову расподелу честица у шаржи.
Извор: Mott и сарадници: Интраназална примена вакцине на бази наночестица повећава заштиту од S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ултразвучни хомогенизатор UIP2000hdT (2kW) са шаржним реактором са непрекидним мешањем
Ултразвучни процесори за фармацеутске формулације
Hielscher Ultrasonic има дугогодишње искуство у пројектовању, производњи, дистрибуцији и сервисирању ултразвучних хомогенизатора високих перформанси за фармацеутску и прехрамбену индустрију.
Припрема висококвалитетних липозома, чврстих липидних наночестица, полимерних наночестица и циклодекстринских комплекса представља процесе у којима се Hielscher ултразвучни системи користе уз високу поузданост и врхунски квалитет добијених производа. Hielscher ултразвучни уређаји омогућавају прецизну контролу свих параметара процеса, као што су амплитуда, температура, притисак и енергија соникације. Интелигентни софтвер аутоматски бележи све параметре соникације (време, датум, амплитуду, нето енергију, укупну енергију, температуру, притисак) на уграђену SD картицу.
- Емулговање високих перформанси
- Прецизна контрола величине честица и садржаја уграђених супстанци
- Висок садржај активних супстанци
- Прецизна контрола параметара процеса
- Брз процес
- Нетермички поступак, прецизна контрола температуре
- Линеарна скалабилност
- Репродуктивност
- Стандардизација процеса / GMP
- Сонде и реактори који се могу аутоклавирати
- CIP / SIP
Табела у наставку даје оквирни приказ приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Ултразвучни хомогенизатори велике снаге за рад у размерама од лабораторијских до пилотских и индустријских размера.
Литература/референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
Наноструктурирани носачи лекова
Носачи лекова нанометарских димензија, као што су наноемулзије, липозоми, чврсте липидне наночестице, полимерне наночестице и наноструктурирани липидни носачи, користе се за формулисање фармацеутских препарата са побољшаним функционалним својствима, као што су побољшана биорасположивост, повећана биокомпатибилност, циљана испорука, повољно полувреме елиминације из крви и веома ниска токсичност за здрава ткива или њено потпуно одсуство. Ултразвучна обрада је веома ефикасна техника за формулисање различитих облика нанотерапеутика. Прочитајте више о примени ултразвука у фармацеутској производњи!
Липозоми
Липозом је везикула сферног облика са најмање једним липидним двослојем, који инкапсулира језгро од хидрофобних супстанци. И величина и хидрофобни и хидрофилни карактер чине липозоме моћним системима за испоруку лекова, нпр. липозомалног витамина Ц. На својства липозома значајно утичу липидни састав, површинско наелектрисање, величина и техника припреме. Кликните овде да бисте сазнали више о ултразвучној припреми липозома!
Наноемулзије
Наноемулзије или субмикронске емулзије су емулзије са величином капљица у распону од 20–200nm и уском расподелом величине капљица. Капљице нанометарских димензија пружају неколико предности за оралну примену, као и за топикалну / трансдермалну испоруку фармацеутских и биоактивних супстанци, нпр. CBD наноемулзија. Капљице нанометарских димензија, које могу ефикасно да растварају липофилне лекове, као и повећана брзина апсорпције, чине наноемулзије често коришћеним обликом примене за постизање високе биорасположивости. Наноемулговане формулације могу се користити и за продужено ослобађање липофилних или хидрофилних лекова.
Прочитајте више о ултразвучној производњи наноемулзија!
Чврсте липидне наночестице
Чврста липидна наночестица (SLN) је сферна наночестица са средњим пречником између 10 и 1000 нанометара. Чврсте липидне наночестице имају чврсту липидну матрицу језгра у којој се липофилни молекули (активне супстанце) могу солубилизовати, тако да наночестица делује као носач лека. Липидно језгро је стабилизовано емулгатором или сурфактантом. Чврсте липидне наночестице користе се за парентералну и оралну примену, као и за окуларну, плућну и топикалну испоруку лекова, ради повећања ефикасности лечења и смањења системских нежељених дејстава.
Прочитајте више о синтези чврстих липидних наночестица уз помоћ ултразвука!
Наноструктурирани липидни носачи
Као и чврсте липидне наночестице (SLN), наноструктурирани липидни носачи (NLC) представљају још један облик наночестица на бази липида. Наноструктурирани липидни носачи (NLC) су модификоване чврсте липидне наночестице које се састоје од мешавине чврстих и течних липида и пружају побољшану стабилност и капацитет уградње супстанци.
Наноструктурирани липидни носачи могу се припремити методом ултразвучног емулговања.
Кристали нанометарских димензија
Ултразвучна кристализација и преципитација представљају веома делотворан начин за инкапсулацију супстанци слабо растворљивих у води у обложени кристал. Zheng и сарадници (2020) извештавају о ултразвучној инкапсулацији куркумина, биоактивног једињења са многим здравственим користима, али слабом биорасположивошћу услед ниске растворљивости у води. Истраживачки тим је развио поступак формирања полиелектролитног наноомотача слој по слој (LbL) ради инкапсулације молекула куркумина. Они наводе: „[u]За разлику од уобичајених метода емулговања, наша LbL инкапсулација уз помоћ ултразвука може дати наночестице знатно мање величине. За куркумин смо добили кристалне наночестице просечне величине 80 nm и ξ-потенцијала од +30 mV или -50 mV, што је обезбедило стабилност ових наноколоида месецима (чуваних у засићеном раствору лека). Формирање омотача са два двослоја биокомпатибилних полиелектролита омогућило је споро ослобађање лека током приближно 20 сати.“
Протокол нуклеације куркумина: Прах куркумина је растворен у 60 % раствору етанола / воде. Након потпуног растварања куркумина, додати су водени раствори поликатјона, поли(алиламин-хидрохлорида), PAH, или биоразградивог протомин-сулфата (PS). Затим је раствор сонициран уређајем UIP1000, ултразвучним уређајем снаге 1kW компаније Hielscher Ultrasonic, при 100 вати по mL раствора. Током ултразвучне обраде, вода је полако додавана у раствор. Услед додавања воде, растварач постаје поларнији, што смањује растворљивост куркумина. Када равнотежна концентрација пређе праг растворљивости, постиже се презасићење куркумина и почиње нуклеација кристала. При ултразвучној обради великом снагом, раст честица лека зауставља се у почетним фазама.
Прочитајте више о ултразвучној преципитацији и кристализацији нанокристала!