Nanoinkapslat intranasalt vaccin mot S. pneumoniae med ultraljud
Fördel med nanopartikelinkapslade S. pneumoniae-vacciner
Mott et al. (2013) fastställde effektiviteten av intranasal tillförsel av ett 234 ± 87,5 nm polymjölk-co-glykolsyra nanopartikel-vaccinkonstruktion för att etablera skydd mot experimentell respiratorisk pneumokockinfektion. Nanopartiklar som kapslar in värmeavdödade Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) stannade kvar i lungorna 11 dagar efter nasal administrering jämfört med tom NP. Immunisering med NP-HKSP gav signifikant resistens mot S. pneumoniae infektion jämfört med administrering av enbart HKSP. Ökat skydd korrelerade med en signifikant ökning av antigenspecifikt Th1-associerat IFN-c-cytokinsvar av lunglymfocyter. Denna studie fastställer effektiviteten av NP-baserad teknik som ett icke-invasivt och målinriktat tillvägagångssätt för näs-lungimmunisering mot lunginfektioner.
Protokoll för förberedelse av ultraljudsnanopartiklar
ultraljud lys
1×106 nanopartiklar som kapslar in värmedödade Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP) lyserades genom ultraljudsbehandling i 200 μl fosfatbuffrad koksaltlösning (PBS), och 70 mg poly mjölksyra-co-glykolsyra (PLGA) löstes i 1 ml etylacetat. Dessa två lösningar blandades och virvlades vid maximal hastighet i 1 minut för att bilda primär vatten-i-olja-emulsion.
inkapsling av ultraljud
Dubbelemulsionsmetod: Den primära emulsionen blandades sedan med 3 ml 1-procentig polyvinylalkohollösning (PVA). Denna lösning var sonikerad med hjälp av en ultraljudsprocessor UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Tyskland) vid 40 % amplitud i 2 minuter i kontinuerligt läge (100 % cykel), i en ren glasflaska nedsänkt i is för värmeavledning, för att förbereda HKSP-inkapsling av PLGA-nanopartiklar. Lösningen späddes ytterligare till 20 ml med autoklaverat vatten (0,22 μ filtersteriliserat) och rördes om i 1 timme vid rumstemperatur under svagt vakuum för att förånga etylacetat. Lösningen centrifugerades sedan för att samla in NPs, och denna process upprepades två gånger för att avlägsna överskott av PVA. Nanopartikelpelleten återsuspenderades i 500 μl autoklaverat vatten och frystorkades. De slutliga nanopartiklarna förvarades vid -20 °C tills de användes vidare.
Partikelstorlek för värmeavdödade Streptococcus pneumoniae-inkapslade PLGA-nanopartiklar. Partikelstorleken för en vattenhaltig suspension av nanopartiklar mätt med dynamisk ljusspridning visar den genomsnittliga storleken och den Gaussiska fördelningen av partiklar i batchen.
Källa: Mott et al.: Intranasal tillförsel av nanopartikelbaserat vaccin ökar skyddet mot S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Homogenisator med ultraljud UIP2000hdT (2kW) med kontinuerligt omrörd satsreaktor
Ultraljud processorer för farmaceutiska formuleringar
Hielscher Ultrasonic har lång erfarenhet av design, tillverkning, distribution och service av högpresterande ultraljudshomogenisatorer för läkemedels- och livsmedelsindustrin.
Framställningen av högkvalitativa liposomer, fasta lipidnanopartiklar, polymera nanopartiklar och cyklodextrinkomplex är processer som Hielscher ultraljudssystem används med hög tillförlitlighet och överlägsen kvalitet. Hielscher ultraljudsapparater möjliggör exakt kontroll över alla processparametrar, såsom amplitud, temperatur, tryck och ultraljudsbehandling energi. Den intelligenta programvaran automatiskt protokoll alla ultraljudsbehandling parametrar (tid, datum, amplitud, nettoenergi, total energi, temperatur, tryck) på det inbyggda SD-kortet.
- Emulgering med hög prestanda
- Exakt kontroll över partikelstorlek och belastning
- Hög belastning av verksamma ämnen
- Exakt kontroll över processparametrar
- Snabb process
- Icke-termisk, exakt temperaturkontroll
- Linjär skalbarhet
- reproducerbarhet
- Standardisering av processer / GMP
- Autoklaverbara sonder och reaktorer
- CIP / SIP
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Ultraljudshomogenisatorer med hög effekt från labb till pilot och industriell skala.
Litteratur/Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Nanostrukturerade läkemedelsbärare
Läkemedelsbärare i nanostorlek som nanoemulsioner, liposomer, nanopartiklar med fast lipid, polymera nanopartiklar och nanostrukturerade lipidbärare används för att formulera läkemedel med förbättrade funktioner som förbättrad biotillgänglighet, ökad biokompatibilitet, riktad leverans, gynnsam halveringstid i blodet och mycket låg eller ingen toxicitet för friska vävnader. Ultraljud är en mycket effektiv teknik för att formulera olika former av nanoterapi. Läs mer om ultraljudstillämpningar inom läkemedelsproduktion!
liposomer
En liposom är en sfäriskt formad vesikel med minst ett lipiddubbellager, som kapslar in kärnan av hydrofoba ämnen. Både storleken samt den hydrofoba och hydrofila karaktären gör liposomer till potenta läkemedelsleveranssystem, t.ex. liposomalt vitamin C. Liposomens egenskaper påverkas väsentligt av lipidsammansättning, ytladdning, storlek och beredningsteknik. Klicka här för att lära dig mer om ultraljud förberedelse av liposomer!
nano-emulsioner
Nanoemulsioner eller submikronemulsioner är emulsioner med en droppstorlek mellan 20-200nm och en smal droppfördelning. Dropparna i nanostorlek erbjuder flera fördelar för oral administrering såväl som för topisk/transdermal tillförsel av farmaceutiska och bioaktiva ämnen, t.ex. CBD-nanoemulsioner. De nanostora dropparna med förmågan att effektivt lösa upp lipofila läkemedel samt den förbättrade absorptionshastigheten gör nanoemulsioner till en ofta använd administreringsform för hög biotillgänglighet. Nanoemulgerade formuleringar kan också användas för en förlängd frisättning av lipofila eller hydrofila läkemedel.
Läs mer om ultraljudsproduktion av nanoemulsioner!
nanopartiklar med fasta lipider
En solid lipidnanopartikel (SLN) är en sfärisk nanopartikel med en medeldiameter mellan 10 och 1000 nanometer. Fasta lipidnanopartiklar har en solid lipidkärnmatris där lipofila molekyler (aktiva substanser) kan solubiliseras så att nanopartikeln fungerar som en läkemedelsbärare. Lipidkärnan stabiliseras av ett emulgeringsmedel eller ytaktivt ämne. Med tillämpningar för parenteral och oral administrering samt okulär, lung- och topikal läkemedelstillförsel används fasta lipidnanopartiklar för att förbättra behandlingseffektiviteten och för att minska systemiska biverkningar.
Läs mer om ultraljudsassisterad syntes av fasta lipidnanopartiklar!
Nanostrukturerade lipidbärare
På samma sätt som fasta lipidnanopartiklar (SLN) är nanostrukturerade lipidbärare (NLC) en annan form av lipidbaserade nanopartiklar. Nanostrukturerade lipidbärare (NLC) är modifierade fasta lipidnanopartiklar som består av en blandning av fasta och flytande lipider och erbjuder en förbättrad stabilitet och laddningskapacitet.
Nanostrukturerade lipidbärare kan framställas via ultraljudsemulsion methdod.
Kristaller i nanostorlek
Ultraljudskristallisation och utfällning är ett mycket potent sätt att kapsla in ämnen med dålig vattenlöslighet i en belagd kristall. Zheng et al. (2020) rapporterar ultraljudsinkapsling av curcumin, en bioaktiv förening med många hälsofördelar, men dålig biotillgänglighet på grund av låg vattenlöslighet. Forskargruppen utvecklade en polyelektrolyt-lager-för-lager (LbL) nanoskalbildning för att kapsla in curcuminmolekylerna. De säger att "[u]nt likhet med de vanliga emulsionsmetoderna kan vår ultraljudsassisterade LbL-inkapsling uppnå nanopartiklar av mycket mindre storlek. För curcumin erhöll vi kristallina nanopartiklar med en genomsnittlig storlek på 80 nm och ξ-potential på +30 mV eller -50 mV, vilket säkerställde stabiliteten hos dessa nanokolloider i månader (förvarade i mättad läkemedelslösning). Bildandet av skal med två dubbellager av biokompatibla polyelektrolyter möjliggjorde långsam läkemedelsfrisättning under ca 20 timmar."
Protokoll för kärnbildning av curcumin: Curcuminpulver löstes upp i en 60 % etanol/vattenlösning. Efter fullständig upplösning av curcuminet tillsattes vattenhaltiga polykatjoner, poly(allylaminhydroklorid), PAH eller biologiskt nedbrytbart protominsulfat (PS). Sedan sonikerades lösningen med en UIP1000, en 1kW kraftfull ulötrasonicator från Hielscher Ultrasonic, med 100 watt per ml lösning. Under ultraljud tillsattes långsamt vatten till lösningen. På grund av det tillsatta vattnet blir lösningsmedlet mer polärt, vilket minskar lösligheten av curcumin. När jämviktskoncentrationen överstiger löslighetströskeln erhålls en övermättnad av curcumin och kristallkärnbildningen startar. Under ultraljud med hög effekt stoppas tillväxten av läkemedelspartiklar i de inledande stadierna.
Läs mer om ultraljudsutfällning och kristallisering av nanokristaller!