Ултразвучно наноструктурирање антибиотика

Ултразвучно потпомогнута производња антибиотика може повећати њихову ефикасност, чак и против бактерија отпорних на лекове: Све већи број сојева бактерија отпорних на антибиотике је још увек нерешен проблем због чега су бактеријске инфекције, које се успешно лече антибиотицима последњих деценија, широм света поново претња по здравље. Ултразвучно наноструктурирање антибиотика је обећавајућа техника за повећање ефикасности антибиотика као што је тетрациклин против бактерија отпорних на лекове.

Антибиотици и бактерије отпорне на антибиотике

Отпорност на антибиотике настаје када клице попут бактерија и гљивица развију способност да поразе лекове дизајниране да их убију. То значи да се клице не убијају и настављају да расту. Инфекције изазване клицама отпорним на антибиотике је тешко, а понекад и немогуће, лечити.
Отпорност бактерија на антибиотике приписује се прекомерној употреби, као и погрешној употреби антибиотика. Прекомерна и злоупотреба се углавном односе на неодговарајуће рецепте и екстензивну пољопривредну употребу
За уобичајене антибиотике као што су пеницилин, тетрациклин, метицилин, еритромицин, гентамицин, ванкомицин, имипемен, цефтазидим, левофлоксацин, линезолид, даптомицин и цефтраролин, одређени сојеви бактерија су мутирали и развили отпорност на антибиотике.
Главни узрок развоја бактерија отпорних на антибиотике лежи у прекомерној употреби и злоупотреби антибиотских лекова. Сваки пут када се пацијенту дају антибиотици, осетљиве бактерије се убијају. Међутим, ако постоје отпорне бактерије, које се не искорењују третманом лековима, оне расту и размножавају се. Самим тим, поновљена и неодговарајућа употреба антибиотика изазива пораст бактерија отпорних на лекове.
Бактерије отпорне на више лекова (МДР) представљају озбиљну претњу по здравље јер не реагују на уобичајени антибиотски третман, који би требало да убије клице.
Међу грам-позитивним патогенима, глобална пандемија резистентних С. ауреус (нпр. Стапхилоцоццус ауреус отпорна на метицилин; МРСА) и врста Ентероцоццус тренутно представља највећу претњу. Грам-негативни патогени као што су Ентеробацтериацеае (нпр. Клебсиелла пнеумониае), Псеудомонас аеругиноса и Ацинетобацтераре постају отпорне на скоро све доступне антибиотике.

Ултразвучни антибиотици нано-величине

Познато је да фармацеутски производи нано-величине надмашују молекуле лекова микронске величине често због повећане стопе апсорпције, веће биодоступности и супериорне ефикасности. Антибиотици се широко користе за лечење бактеријских инфекција. Међутим, брзи развој све више и више сојева бактерија отпорних на лекове чини развој нових или модификацију постојећих антибиотика неопходним. Смањење величине честица антибиотика као што је тетрациклин путем соникације је једна лака, брза и обећавајућа стратегија за побољшање ефикасности антибиотика против нерезистентних и резистентних сојева бактерија.
Прочитајте више о ултразвучним наносуспензијама фармацеутских АПИ-ја!

Ултразвучно наноструктурирани тетрациклин

Касиров и др. (2018) су ултразвучно третирали тетрациклин како би побољшали ефикасност лека против патогена. У својој студији су користили Есцхерицхиа цоли Нова Блуе ТцР, сој отпоран на антибиотике, и Е. цоли 292–116 (без резистенције на лекове). Тетрациклин, уобичајен антибиотик широког спектра, модификован је коришћењем индустријског ултразвучног апарата УИП1000хдТ (Хилшер, Немачка; види слику лево). Истраживачки тим је открио да сонохемијски третман са УИП1000хдТ повећава ефикасност антибактеријских својстава до 25% против отпорног соја и до 100% против осетљивог соја. Чак и дуготрајно складиштење наноструктурираног тетрациклина на +4ºЦ не смањује антимикробна својства.
Параметри ултразвучне обраде као што су амплитуда, унос енергије и време соникације су одређени као критични фактори који утичу на промену антимикробних својстава према осетљивим и отпорним ћелијама.
Ултразвучни третман доводи до уједначеније расподеле величине честица нано-великих честица лека, што може довести до веће биодоступности, биодоступности и тиме ефикасности молекула тетрациклина.
Добијени подаци показују да сонохемијска модификација антибиотика може бити нови обећавајући и јефтин приступ развоју нових лекова ефикасних за антибиотску терапију против сојева отпорности на лекове.

Соникација тетрациклина са УИП1000хдТ.
А – ФТИР спектри „слободног” тетрациклина; Б – ФТИР спектри СН тетрациклина након 5 мин ултразвука; Ц – Хистограм расподеле величине „слободног“ тетрациклина; Д – Хистограм расподеле величине СН тетрациклина након 5 мин ултразвука.
Студија и слика Касирова ет ал. 2018.

Предности ултразвучних наноструктурираних лекова

Ултразвук нуди огромне могућности за синтезу широког спектра наноструктурираних материјала и користи се у многим индустријама. Ултразвучна производња фармацеутских производа нано величине као што су антибиотици, антивирусни и други лекови је веома обећавајућа јер ови лекови нано величине често показују знатно већу стопу апсорпције, биорасположивост и ефикасност. Стога многе побољшане формулације лекова укључују ултразвучну обраду како би се наноструктурирали молекули лекова, инкапсулирали лекови у нано-емулзије, нано-липозоме, ниозоме, наночестице чврстих липида (СЛН), нано-структуриране носаче липида (НЛЦ) и друге инклузије нано величине комплекси.

Ултразвучни третман наноматеријала са антибактеријским својствима се такође користи за синтезу нано-структурираних материјала (нпр. нано-сребро, нано ЗнО) и за њихову примену на текстилу у циљу производње антибактеријских медицинских текстила и других функционалних тканина. На пример, ултразвучни процес у једном кораку се користи за производњу издржљивих премаза од памучних тканина са антибактеријским наночестицама ЗнО.

Како функционише ултразвучна синтеза наноструктурираних материјала?

Ултразвук и сонохемија, што је примена ултразвука велике снаге на хемијске системе, се широко користе за производњу висококвалитетних материјала нано величине (нпр. наночестице, нано-емулзије). Соникација и сонохемија омогућавају или олакшавају производњу нано-материјала високих перформанси. Предност ултразвучне синтезе наночестица је једноставност и ефикасност. Док алтернативне методе производње наноструктурираних материјала захтевају високе запреминске температуре, притиске и/или дуго време реакције, ултразвучна синтеза често омогућава лаку, брзу и ефикасну производњу наноматеријала. И сонохемијски и сономеханички ефекти генерисани ултразвуком високог интензитета одговорни су за синтезу или функционализацију/модификацију честица нано величине. Спајање ултразвучних таласа велике снаге у течности доводи до акустичне кавитације: формирање, раст и имплозивни колапс мехурића и може се категорисати као примарна сонохемија (хемија гасне фазе која се јавља унутар колапсирајућих мехурића), секундарна сонохемија (хемија у фази раствора која се јавља изван мехурића) и сономеханичке/физичке модификације (проузроковане брзим млазовима течности, ударним таласима и/или сударима између честица у кашама). (уп. Хинман и Суслицк, 2017) Кавитациони утицај на честице резултира смањењем величине, нано-структурирањем (нано-дисперзија, нано-емулзификација), као и функционализацијом и модификацијом честица.
Прочитајте више о ултразвучном млевењу и дисперговању честица!

Ултразвучне сонде за синтезу нано-структурираних фармацеутских производа

Хиелсцхер Ултрасониц има дугогодишње искуство у дизајну, производњи, дистрибуцији и сервису ултразвучних хомогенизатора високих перформанси за фармацеутску и прехрамбену индустрију.
Припрема висококвалитетних честица лекова нано величине, липозома, чврстих липидних наночестица, полимерних наночестица, комплекса циклодекстрина и вакцина су процеси у којима се Хиелсцхер ултразвучни системи широко користе и цењени су због њихове високе поузданости и врхунског квалитета. Хиелсцхер ултрасоницатори омогућавају прецизну контролу над свим параметрима процеса, као што су амплитуда, температура, притисак и енергија соникације. Интелигентни софтвер аутоматски протоколира све параметре соникације (време, датум, амплитуда, нето енергија, укупна енергија, температура, притисак) на уграђеној СД картици. Ово значајно олакшава контролу процеса и квалитета и помаже у испуњавању добре производне праксе (ГМП).

Ултразвучни миксери за сваки капацитет производа

Асортиман производа Хиелсцхер Ултрасоницс покрива читав спектар ултразвучних процесора од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја преко столних и пилот система до потпуно индустријских ултразвучних процесора са капацитетом за обраду камиона на сат. Читав асортиман производа нам омогућава да вам понудимо најпогоднији ултразвучни миксер за смицање за ваш капацитет процеса и циљеве. Ово вам омогућава да развијете и тестирате своју апликацију у малој лабораторији и да је затим линеарно скалирате до производног капацитета. Повећање величине са мањег ултразвучног миксера на веће капацитете обраде је веома једноставно јер се процес ултразвучног мешања може потпуно линеарно скалирати од ваших утврђених параметара процеса. Повећање се може извршити или инсталирањем снажније ултразвучне миксерске јединице или паралелним групирањем неколико ултразвучних уређаја.
Ултразвучне мешалице се такође користе за стерилну хомогенизацију суспензија течност-течност и чврста-течност.

Велике амплитуде до наноструктурних честица са високом ефикасношћу

Hielscher Ultrasonics’ индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома велике амплитуде. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде. Ултразвучне сонотроде (рогови, сонде) и реактори се могу аутоклавирати. Робусност Хиелсцхерове ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.

Лако тестирање без ризика

Ултразвучни процеси се могу потпуно линеарно скалирати. То значи да сваки резултат који сте постигли коришћењем лабораторијског или стоног ултразвучног апарата, може се скалирати на потпуно исти излаз користећи потпуно исте параметре процеса. Ово чини ултрасоницатион идеалним за развој производа и накнадну имплементацију у комерцијалну производњу.

Највиши квалитет – Дизајниран и произведен у Немачкој

Као породично предузеће које је у породичном власништву, Хиелсцхер даје приоритет највишим стандардима квалитета за своје ултразвучне процесоре. Сви ултрасоникатори су дизајнирани, произведени и темељно тестирани у нашем седишту у Телтову близу Берлина, Немачка. Робусност и поузданост Хиелсцхерове ултразвучне опреме чине је радним коњем у вашој производњи. Рад 24/7 под пуним оптерећењем иу захтевним окружењима је природна карактеристика Хиелсцхер-ових ултразвучних апарата високих перформанси.

Можете купити Хиелсцхер ултразвучне процесоре било које различите величине и тачно конфигурисане према вашим захтевима процеса. Од третмана течности у малој лабораторијској чаши до континуираног проточног мешања суспензије и пасте на индустријском нивоу, Хиелсцхер Ултрасоницс нуди одговарајући хомогенизатор високих перформанси за вас! Молимо Вас да нас контактирате – драго нам је да вам препоручимо идеално ултразвучно подешавање!

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: