Ултразвучни третман наночестица за фармацеутске производе

Соникатори типа сонде играју кључну улогу у фармацеутским истраживањима и производњи обезбеђујући моћно и контролисано средство за постизање смањења величине честица, поремећаја ћелија и хомогенизације. Соникатори користе ултразвучне таласе за стварање кавитације, што доводи до формирања и колапса микроскопских мехурића. Овај феномен генерише интензивне силе смицања и ударне таласе, ефикасно разбијајући честице или разбијајући ћелије.

Ево неколико кључних аспеката употребе соникатора типа сонде у фармацеутским апликацијама:

• Смањење величине честица: Соникатори сонде се користе за смањење величине честица активних фармацеутских састојака (АПИ) или других једињења. Мала и уједначена величина честица је од виталног значаја за повећање биодоступности, брзине растварања и укупне ефикасности фармацеутских формулација.
• Поремећај ћелије: У биофармацеутским истраживањима, соникатори сонде се користе за разбијање ћелија да би се ослободиле интрацелуларне компоненте. Ово је посебно важно за екстракцију протеина, ензима и других биомолекула из микробних ћелија или култивисаних ћелија сисара.
• Хомогенизација: Хомогенизација фармацеутских формулација је неопходна за обезбеђивање уједначене дистрибуције састојака. Соникатори сонде помажу у постизању хомогености тако што разбијају агломерате и равномерно диспергују компоненте.
• Наноемулзија и формирање липозома: Соникација се користи за стварање стабилних наноемулзија и липозома у фармацеутским формулацијама. Ови системи за испоруку у наноразмери се користе за испоруку лекова како би се побољшала растворљивост и биодоступност.
• Контрола квалитета и оптимизација процеса: Соникација је драгоцено средство за контролу квалитета у фармацеутској производњи. Помаже у оптимизацији процеса обезбеђивањем доследне дистрибуције величине честица и хомогености, доприносећи поновљивости од серије до серије.
• Формулација и развој лекова: Током формулације и развоја лека, соникатори сонде се користе за припрему стабилних суспензија, емулзија или дисперзија. Ово је кључно за дизајнирање фармацеутских производа са жељеним физичким и хемијским својствима.

Наноматеријали у фармацији

Ултразвучне технологије играју кључну улогу у припреми, обради и функционализацији наноматеријала у фармацеутским истраживањима и производњи. Интензивни ефекти ултразвука велике снаге, укључујући акустичну кавитацију, доприносе разбијању агломерата, дисперговању честица и емулговању нано-капљица. Хиелсцхер соникатори високих перформанси обезбеђују поуздано и ефикасно решење за фармацеутске стандарде, обезбеђујући безбедну производњу и олакшавајући повећање величине без додатних напора за оптимизацију.

Обрада наноматеријала

Наноматеријали, посебно наночестице, револуционисали су испоруку лекова у фармацеутским производима, нудећи проверену методу за давање активних агенаса орално или путем ињекција. Ова технологија побољшава ефикасност дозирања и испоруке лекова, отварајући нове путеве за медицинске третмане. Способност испоруке лекова, топлоте или других активних супстанци директно специфичним ћелијама, посебно оболелим ћелијама, означава значајан напредак.

У терапији рака, нано-формулисани лекови су показали обећавајуће резултате, користећи предност честица нано величине за испоруку високих доза лека директно у ћелије тумора, максимизирајући терапеутске ефекте док минимизирају нежељене ефекте на друге органе. Величина наноразмера омогућава овим честицама да прођу кроз ћелијске зидове и мембране, ослобађајући активне агенсе прецизно у циљаним ћелијама.

Обрада наноматеријала, дефинисаних као честице са димензијама мањим од 100 нм, представља изазове који захтевају веће напоре. Ултразвучна кавитација се појављује као добро успостављена технологија за деагломерацију и дисперговање наноматеријала. Угљеничне наноцеви (ЦНТ), посебно угљеничне наноцеви са више зидова (МВЦНТ) и угљеничне наноцеви са једним зидом (СВЦНТ), показују јединствена својства, нудећи велику унутрашњу запремину за инкапсулирање молекула лекова и различите површине за функционализацију.
 

Сонохемијска производња СВЦНТ. Силицијум у праху у раствору мешавине фероцен-ксилена је соникован 20 мин. на собној температури и под притиском околине. Соникација производи СВЦНТС високе чистоће на површини праха силицијум диоксида. (Јеонг ет ал. 2004)

Функционализоване угљеничне наноцеви (ф-ЦНТ) играју кључну улогу у побољшању растворљивости, омогућавајући ефикасно циљање тумора и избегавајући цитотоксичност. Ултразвучне технике олакшавају њихову производњу и функционализацију, као што је сонохемијска метода за СВЦНТ високе чистоће. Штавише, ф-ЦНТ могу послужити као системи за испоруку вакцине, повезујући антигене са угљеничним наноцевима да би изазвали специфичне одговоре антитела.
Керамичке наночестице добијене од силицијум диоксида, титанија или глинице представљају порозне површине, што их чини идеалним носачима лекова. Ултразвучна синтеза и преципитација наночестица, користећи сонохемију, обезбеђују приступ одоздо према горе за припрему једињења наноразмерне величине. Процес побољшава пренос масе, што резултира мањим величинама честица и већом униформношћу

Ултразвучна синтеза и преципитација наночестица

Ултразвук игра виталну улогу у функционализацији наночестица. Техника ефикасно разбија граничне слојеве око честица, омогућавајући новим функционалним групама да дођу до површине честица. На пример, ултразвучна функционализација угљеничних наноцеви са једним зидом (СВЦНТ) са ПЛ-ПЕГ фрагментима омета неспецифично ћелијско узимање док промовише специфично ћелијско узимање за циљане примене.

Да би се добиле наночестице са специфичним карактеристикама и функцијама, површина честица мора бити модификована. Различити наносистеми као што су полимерне наночестице, липозоми, дендримери, угљеничне наноцеви, квантне тачке итд. могу се успешно функционализовати за ефикасну употребу у фармацији.

Практични пример ултразвучне функционисања честица:

Ултразвучна функционализација СВЦНТ помоћу ПЛ-ПЕГ: Зеинелдин ет ал. (2009) су показали да дисперзија угљеничних наноцеви са једним зидом (СВНТ) ултразвуком са фосфолипид-полиетилен гликолом (ПЛ-ПЕГ) фрагментира, ометајући на тај начин његову способност да блокира неспецифично узимање ћелија. Међутим, нефрагментирани ПЛ-ПЕГ промовише специфично ћелијско преузимање циљаних СВНТ-а на две различите класе рецептора које експримирају ћелије рака. Ултразвучни третман у присуству ПЛ-ПЕГ-а је уобичајена метода која се користи за дисперговање или функционализацију угљеничних наноцеви, а интегритет ПЕГ-а је важан за промовисање специфичног ћелијског преузимања наноцеви функционализованих лигандом. Пошто је фрагментација вероватна последица ултразвучне обраде, технике која се обично користи за распршивање СВНТ-а, ово би могло бити забринуто за одређене примене као што је испорука лекова.
 

Ултразвучна дисперзија СВЦНТ са ПЛ-ПЕГ (Зеинелдин ет ал., 2009)

Ултразвучно формирање липозома

Још једна успешна примена ултразвука је припрема липозома и нано-липозома. Системи за испоруку лекова и гена засновани на липозомима играју значајну улогу у вишеструким терапијама, али иу козметици и исхрани. Липозоми су добри носачи, јер се активни агенси растворљиви у води могу ставити у водени центар липосома или, ако је агенс растворљив у мастима, у липидни слој. Липозоми се могу формирати употребом ултразвука. Основни материјал за припрему липосома су амфилни молекули добијени или на бази биолошких мембранских липида. За формирање малих једнослојних везикула (СУВ), дисперзија липида се нежно обрађује ултразвуком – нпр. са ручним ултрасоникатором УП50Х (50В, 30кХз), ВиалТвеетер-ом или ултразвучним рог за чаше. Трајање таквог ултразвучног третмана траје цца. 5 – 15 минута. Други метод за производњу малих једноламеларних везикула је соникација липозома вишеламеларних везикула.
Дину-Пирву и др. (2010) извештава о добијању трансферозома соникацијом МЛВ на собној температури.
Хиелсцхер Ултрасоницс нуди разне ултразвучне уређаје, сонотроде и додатке како би испунио захтеве свих врста процеса.
Прочитајте више о ултразвучно екстрахованом и инкапсулираном екстракту Алое вере!

Ултразвучна инкапсулација агенаса у липозоме

Липозоми раде као носачи активних агенаса. Ултразвук је ефикасан алат за припрему и формирање липозома за хватање активних агенаса. Пре инкапсулације, липозоми имају тенденцију да формирају кластере због интеракције површинског набоја и наелектрисања поларних глава фосфолипида (Мицкова ет ал. 2008), штавише, морају да се отворе. Као пример, Зху ет ал. (2003) описују инкапсулацију биотинског праха у липозоме ултразвуком. Пошто је биотин у праху додат у раствор суспензије везикула, раствор је ултразвук окончан. 1 сат. Након овог третмана, биотин је заробљен у липозомима.

Липосомалне емулзије

Да би се побољшао његујући ефекат крема, лосиона, гелова и других козметичких формулација за хидратацију или против старења, липозомским дисперзијама се додају емулгатори за стабилизацију веће количине липида. Али истраживања су показала да је способност липосома генерално ограничена. Уз додатак емулгатора, овај ефекат ће се појавити раније и додатни емулгатори изазивају слабљење баријере афинитета фосфатидилхолина. Наночестице – састављени од фосфатидилхолина и липида – су одговор на овај проблем. Ове наночестице су формиране капљицом уља која је прекривена монослојем фосфатидилхолина. Употреба наночестица омогућава формулације које су способне да апсорбују више липида и остану стабилне, тако да додатни емулгатори нису потребни.
Ултразвучна обрада је доказана метода за производњу наноемулзија и нанодисперзија. Високо интензиван ултразвук обезбеђује снагу потребну за распршивање течне фазе (дисперзоване фазе) у малим капљицама у другој фази (континуирана фаза). У зони распршивања, имплодирајући мехурићи кавитације изазивају интензивне ударне таласе у околној течности и резултирају формирањем течних млазова велике брзине течности. Да би се новонастале капљице дисперзне фазе стабилизовале од коалесценције, емулзији се додају емулгатори (површински активне супстанце, сурфактанти) и стабилизатори. Како коалесценција капљица након прекида утиче на коначну дистрибуцију величине капљица, ефикасно стабилизујући емулгатори се користе за одржавање коначне дистрибуције величине капљица на нивоу који је једнак дистрибуцији непосредно након прекида капљица у зони ултразвучног дисперговања.

липозомске дисперзије

Липозомске дисперзије, које су засноване на незасићеном фосфатидилхлору, немају стабилност против оксидације. Стабилизација дисперзије може се постићи антиоксидансима, као што је комплекс витамина Ц и Е.
Ортан и др. (2002) постигли су у својој студији о ултразвучном препарату етеричног уља Анетхум гравеоленс у липосомима добре резултате. Након соникације, димензија липосома је била између 70-150 нм, а за МЛВ између 230-475 нм; ове вредности су биле приближно константне и након 2 месеца, али су се смањиле после 12 месеци, посебно у СУВ дисперзији (види хистограме испод). Мерење стабилности, у погледу губитка етеричног уља и дистрибуције величине, такође је показало да липозомске дисперзије одржавају садржај испарљивог уља. Ово сугерише да је хватање есенцијалног уља у липозоме повећало стабилност уља.
 

Стабилност МЛВ и СУВ дисперзија након 1 године. Липозомске формулације су чуване на 4±1 ºЦ.(Студија и графика: ©Ортан ет ал., 2009):

 
Кликните овде да прочитате више о ултразвучном препарату липозома!

Соникатори високих перформанси за фармацеутска истраживања и производњу

Хиелсцхер Ултрасоницс је ваш врхунски добављач висококвалитетних соникатора високих перформанси за истраживање и производњу фармацеутских производа. Уређаји у опсегу од 50 вати до 16.000 вати омогућавају проналажење правог ултразвучног процесора за сваку запремину и сваки процес. Захваљујући високим перформансама, поузданости, робусности и лаком руковању, ултразвучни третман је неопходна техника за припрему и обраду наноматеријала. Опремљени са ЦИП (чишћење на месту) и СИП (стерилизација на месту), Хиелсцхер соникатори гарантују сигурну и ефикасну производњу у складу са фармацеутским стандардима. Сви специфични ултразвучни процеси могу се лако тестирати у лабораторији или на столној скали. Резултати ових испитивања су потпуно поновљиви, тако да је следеће повећање линеарно и може се лако извршити без додатних напора у вези са оптимизацијом процеса.

Хиелсцхер Соницаторс: Дизајн, производња и консалтинг – Квалитет Маде ин Германи

Хиелсцхер ултрасоникатори су познати по свом највишем квалитету и стандардима дизајна. Робусност и једноставан рад омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних апарата у индустријске објекте. Хиелсцхер ултрасоникатори се лако носе са тешким условима и захтевним окружењима.

Хиелсцхер Ултрасоницс је ИСО сертификована компанија и ставља посебан нагласак на ултрасоникаторе високих перформанси са најсавременијом технологијом и једноставношћу за коришћење. Наравно, Хиелсцхер ултрасоникатори су усаглашени са ЦЕ и испуњавају захтеве УЛ, ЦСА и РоХ.

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

Литература/Референце