Ultraljud formulering av niosomer

Niosomer är vesiklar i nanostorlek som kan användas som bärare av läkemedel (t.ex. cancerläkemedel) och andra bioaktiva ämnen. Ultraljudsemulgering är en enkel och snabb metod för att formulera små niosomer med hög läkemedelsbelastning.

Niosomvesiklar som nanobärare för aktiva ingredienser

En niosom är en nonjonisk ytaktiv vesikel, som mestadels bildas av nonjoniskt ytaktivt ämne och kolesterolinkorporering som hjälpämne. Niosomer är mer stabila mot kemisk nedbrytning eller oxidation och har lång lagringstid jämfört med liposomer. På grund av de ytaktiva ämnen som används för niosomberedning är de biologiskt nedbrytbara, biokompatibla och icke-immunogena. Niosomer är osmotiskt aktiva, kemiskt stabila och erbjuder en längre lagringstid jämfört med liposomer. Beroende på storlek och lamellaritet finns olika preparationsmetoder tillgängliga såsom ultraljudsbehandling, omvänd fasavdunstning, tunnfilmshydrering eller transmembran pH-gradient läkemedelsupptagningsprocess. Ultraljud niosomförberedelse är den föredragna tekniken för att producera unilamellära vesiklar, som är små och enhetliga i storlek.

Ultraljud Niosome formulering

För att formulera niosomer måste en olja-i-vatten-emulsion (o/w) framställas av en organisk lösning av ytaktivt ämne, kolesterol och en vattenlösning som innehåller den bioaktiva föreningen, dvs läkemedlet. Ultraljudsemulgering är den överlägsna tekniken för att blanda oblandbara vätskor som olja och vatten. Genom att skjuva dropparna i båda faserna och bryta dem till nanostorlek erhålls en nanoemulsion. Därefter förångas det organiska lösningsmedlet, vilket resulterar i niosomer laddade med terapeutiska medel, som dispergeras i vattenfasen. Jämfört med mekanisk omrörning utmärker sig ultraljudsniosomformuleringstekniken genom att bilda niosomer med en mindre genomsnittlig dimension och ett lägre polydispersitetsindex i en snabb process. Användning av mindre vesiklar är i allmänhet att föredra, med tanke på att de tenderar att undvika kroppens eliseringsmekanismer bättre än större partiklar och stannar kvar under längre tid i blodomloppet. (jfr Bragagni et al. 2014)

Ultraljud Niosome förberedelse protokoll

Niosome formulering med hjälp av ultraljudsbehandling har undersökts omfattande så att många vetenskapligt validerade protokoll för ultraljud niosom produktion finns tillgängliga.
Nedan kan du hitta en kort översikt över några formuleringsprotokoll som förbereder och laddar niosomer med hjälp av ultraljudsbehandling.

Niosomer laddade med Withania somnifera extrakt
Chinembiri et al. (2017) formulerade Withania somnifera råextrakt i niosomer avsedda för lokal applicering. De bioaktiva föreningarna kapslades in via injektion med lösningsmedel. Därför rördes de organiska och vattenhaltiga faserna kontinuerligt magnetiskt om och temperaturen bibehölls vid 60 °C ± 2 °C tills det organiska lösningsmedlet drevs bort. Den resulterande formuleringen kyldes och sonikerades på is med hjälp av Hielscher UP200ST ultraljudssonikator. Niosomerna hade en genomsnittlig storlek på ca 165,9 ± 9,4 och uppvisade en hög infångningseffektivitet (EE%) av withanolid A.

Doxorubicin-laddade niosomer
N-palmitoylglukosamin niosomer (Glu) laddade med doxorubicin, ett läkemedel mot cancer, framställdes genom att skaka en blandning av NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), kolesterol (58 mg) och Solulan C24 (54 mg) i doxorubicinlösning (1,5 mg/ml, 2 ml, beredd i PBS) vid 90 °C i 1 timme, följt av sondsond ultraljudsbehandling i 10 min (75% av max).
Palmitoyl glykol kitosan (GCP) vesiklar bereddes som tidigare beskrivits (11) genom sond sond av glykolkitosan (10 mg) och kolesterol (4 mg) i doxorubicinlösning (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

Alternativa Niosome Beredningsmetoder

Alternativa niosomformuleringsmetoder såsom omvänd fasavdunstningsteknik eller transmembran pH-gradient läkemedelsupptagningsprocess involverar tillämpning av ultraljudsenergi. Båda teknikerna används huvudsakligen för att formulera multilamellära vesiklar (MLV). Nedan hittar du en kort beskrivning av båda teknikerna och ultraljudsbehandling steg inblandade.

Ultraljudsbehandling i Niosome förberedelse via omvänd fas avdunstning

I metoden Reverse Phase Evaporation (REV) löses komponenterna i den niosomala formuleringen upp i en blandning av eter och kloroform och tillsätts till den vattenhaltiga fasen, som innehåller läkemedlet. Ultraljudsemulgering används för att förvandla blandningen till en fin emulsion. Därefter förångas den organiska fasen. Den niosom erhålls under avdunstningen av det organiska lösningsmedlet är unilamellära vesiklar av stor storlek.

Process för upptag av läkemedel med pH-gradient över membran

För den transmembrana pH-gradienten (inuti sur) läkemedelsupptagningsprocessen (med fjärrladdning) löses ytaktivt ämne och kolesterol i kloroform. Lösningsmedlet indunstas sedan under vakuum för att erhålla en tunn film på rundkolvens vägg. Filmen hydratiseras med 300 mM citronsyra (pH 4,0) genom virvelbildning av suspensionen. De multilamellära vesiklarna fryses och tinas upp tre gånger och därefter ultraljudsopereras med hjälp av en ultraljudsapparat av sondtyp. Till denna niosomala suspension tillsätts en vattenlösning innehållande 10 mg/ml läkemedel och virvlas upp. Provets pH höjs sedan till pH 7,0-7,2 med 1M dinatriumfosfat. Värm sedan upp blandningen till 60 °C i 10 minuter. Denna teknik ger resultat i multilamellära vesiklar. (jfr Kazi et al. 2010)

Ultraljud storlek minskning av niosomer

Niosomer ligger vanligtvis inom storleksintervallet 10nm till 1000nm. Beroende på beredningstekniken är niosomer ofta av relativt stor storlek och tenderar att bilda aggregat. Specifika niosomstorlekar är dock en viktig faktor när det gäller den riktade typen av leveranssystem. Till exempel är en mycket liten niosomstorlek i nanometerområdet mest lämplig för systemisk läkemedelstillförsel, där läkemedlet måste levereras över cellmembran för att nå det cellulära målstället, medan större niosomer rekommenderas för intramuskulär och intrakavitet läkemedelstillförsel eller oftalmiska tillämpningar. Ultraljud storlek minskning av niosomer är ett vanligt steg under framställningen av mycket potenta niosomer. Ultraljudsskjuvkrafter deagglomererar och dispergerar niosomerna till monodispergerade nanoniosomer.

protokoll – Ultraljud storlek minskning av lipoNiosomer

Naderinezhad et al. (2017) formulerade biokompatibla liponiosomer (en kombination av niosom och liposom) som innehåller Tween 60: kolesterol: DPPC (vid 55: 30: 15: 3) med 3% DSPE-mPEG. För att minska storleken på de förberedda liponiosomerna, efter hydrering de sonikerade suspensionen i 45 minuter (15 sekunder på och 10 sekunder av, amplitud 70% vid 100 watt) för att minimera partikelaggregering med hjälp av ultraljudshomogenisator UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Tyskland). För pH-gradientmetoden hydratiserades de torkade filmerna av CUR, ytaktiva ämnen och lipider med 1300 ml ammoniumsulfat (pH 1⁄4 4) vid 63 °C i 47 minuter. Sedan sonikerades nanopartiklar över ett isbad för att producera små vesiklar.

Ultraljudsapparater för Niosome Preparation

Hielscher Ultrasonic har lång erfarenhet av design, tillverkning, distribution och service av högpresterande ultraljudshomogenisatorer för läkemedels-, livsmedels- och kosmetikindustrin.
Framställningen av högkvalitativa niosomer, liposomer, fasta lipidnanopartiklar, polymera nanopartiklar, cyklodextrinkomplex och andra nanostrukturerade läkemedelsbärare är processer där Hielscher ultraljudssystem utmärker sig på grund av deras höga tillförlitlighet, konsekventa effekt och exakta kontrollerbarhet. 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.
Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: