การรักษาอัลตราโซนิกของอนุภาคนาโนสําหรับยา

เครื่องสะท้อนเสียงชนิดโพรบมีบทบาทสําคัญในการวิจัยและการผลิตทางเภสัชกรรมโดยให้วิธีการที่มีประสิทธิภาพและควบคุมในการบรรลุการลดขนาดอนุภาคการหยุดชะงักของเซลล์และการทําให้เป็นเนื้อเดียวกัน เครื่องโซนิคเตอร์ใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อสร้างโพรงอากาศส่งผลให้เกิดการก่อตัวและการยุบตัวของฟองอากาศด้วยกล้องจุลทรรศน์ ปรากฏการณ์นี้สร้างแรงเฉือนและคลื่นกระแทกที่รุนแรง ทําลายอนุภาคหรือทําลายเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ต่อไปนี้คือประเด็นสําคัญบางประการของการใช้เครื่องสะท้อนเสียงชนิดโพรบในการใช้งานทางเภสัชกรรม:

• การลดขนาดอนุภาค: โพรบโซนิคเตอร์ถูกนํามาใช้เพื่อลดขนาดอนุภาคของสารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม (API) หรือสารประกอบอื่น ๆ อนุภาคขนาดเล็กและสม่ําเสมอมีความสําคัญต่อการเพิ่มการดูดซึม อัตราการละลาย และประสิทธิภาพโดยรวมของสูตรยา
• การหยุดชะงักของเซลล์: ในการวิจัยทางชีวเภสัชภัณฑ์โพรบ sonicators ถูกนํามาใช้สําหรับการหยุดชะงักของเซลล์เพื่อปลดปล่อยส่วนประกอบภายในเซลล์ นี่เป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งสําหรับการสกัดโปรตีน เอนไซม์ และชีวโมเลกุลอื่นๆ จากเซลล์จุลินทรีย์หรือเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เพาะเลี้ยง
• การทําให้เป็นเนื้อเดียวกัน: การทําให้เป็นเนื้อเดียวกันของสูตรยาเป็นสิ่งสําคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายส่วนผสมอย่างสม่ําเสมอ เครื่องสะท้อนเสียงโพรบช่วยในการบรรลุความเป็นเนื้อเดียวกันโดยการสลายตัวรวมตัวกันและกระจายส่วนประกอบอย่างสม่ําเสมอ
• Nanoemulsion และ Liposome Formation: Sonication ใช้เพื่อสร้างนาโนอิมัลชันและไลโปโซมที่เสถียรในสูตรยา ระบบการนําส่งระดับนาโนเหล่านี้ใช้สําหรับการส่งยาเพื่อเพิ่มความสามารถในการละลายและการดูดซึม
• การควบคุมคุณภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: Sonication เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสําหรับการควบคุมคุณภาพในการผลิตยา ช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการโดยให้มั่นใจในการกระจายขนาดอนุภาคที่สอดคล้องกันและความสม่ําเสมอ
• การกําหนดและพัฒนายา: ในระหว่างการกําหนดและพัฒนายา โพรบโซนิคเตอร์จะถูกนํามาใช้เพื่อเตรียมสารแขวนลอย อิมัลชัน หรือการกระจายตัวที่เสถียร นี่เป็นสิ่งสําคัญสําหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์ยาที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ต้องการ

วัสดุนาโนในเภสัชภัณฑ์

เทคโนโลยีอัลตราโซนิกมีบทบาทสําคัญในการเตรียมการแปรรูปและการทํางานของวัสดุนาโนในการวิจัยและการผลิตทางเภสัชกรรม ผลกระทบที่รุนแรงของอัลตราซาวนด์กําลังสูง รวมถึงโพรงอากาศอะคูสติก มีส่วนช่วยในการทําลายการรวมตัวกัน กระจายอนุภาค และทําให้หยดนาโนเป็นอิมัลชัน เครื่องสะท้อนเสียงประสิทธิภาพสูงของ Hielscher เป็นโซลูชันที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสําหรับมาตรฐานทางเภสัชกรรมทําให้มั่นใจในการผลิตที่ปลอดภัยและอํานวยความสะดวกในการขยายขนาดโดยไม่ต้องใช้ความพยายามในการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม

การแปรรูปวัสดุนาโน

วัสดุนาโนโดยเฉพาะอนุภาคนาโนได้ปฏิวัติการส่งยาในยาโดยนําเสนอวิธีการที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสําหรับการให้สารออกฤทธิ์ทางปากหรือผ่านการฉีด เทคโนโลยีนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการให้ยาและการจัดส่ง ซึ่งเปิดช่องทางใหม่สําหรับการรักษาทางการแพทย์ ความสามารถในการส่งยา ความร้อน หรือสารออกฤทธิ์อื่นๆ ไปยังเซลล์เฉพาะโดยตรง โดยเฉพาะเซลล์ที่เป็นโรค ถือเป็นความก้าวหน้าที่สําคัญ

ในการรักษามะเร็งยาสูตรนาโนได้แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจโดยใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของอนุภาคขนาดนาโนเพื่อส่งยาในปริมาณสูงโดยตรงไปยังเซลล์เนื้องอกเพิ่มผลการรักษาสูงสุดในขณะที่ลดผลข้างเคียงต่ออวัยวะอื่น ๆ ขนาดระดับนาโนช่วยให้อนุภาคเหล่านี้ผ่านผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ปล่อยสารออกฤทธิ์อย่างแม่นยําที่เซลล์เป้าหมาย

การประมวลผลวัสดุนาโนซึ่งกําหนดให้เป็นอนุภาคที่มีขนาดน้อยกว่า 100 นาโนเมตรนําเสนอความท้าทายที่ต้องใช้ความพยายามที่สูงขึ้น โพรงอากาศอัลตราโซนิกกลายเป็นเทคโนโลยีที่มั่นคงสําหรับการแยกตัวและกระจายวัสดุนาโน ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) โดยเฉพาะท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง (MWCNT) และท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียว (SWCNT) แสดงคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ โดยนําเสนอปริมาตรภายในขนาดใหญ่สําหรับการห่อหุ้มโมเลกุลของยาและพื้นผิวที่แตกต่างกันสําหรับการทํางาน
 

การผลิต SWCNTs แบบโซโนเคมี ผงซิลิกาในสารละลายของส่วนผสมเฟอร์โรซีน-ไซลีนได้รับการ sonicated เป็นเวลา 20 นาที ที่อุณหภูมิห้องและภายใต้ความดันแวดล้อม Sonication ผลิต SWCNTS ที่มีความบริสุทธิ์สูงบนพื้นผิวของผงซิลิกา (Jeong et al. 2004)

Functionalized Carbon Nanotubes (f-CNTs) มีบทบาทสําคัญในการเพิ่มความสามารถในการละลาย ช่วยให้กําหนดเป้าหมายเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และหลีกเลี่ยงความเป็นพิษต่อเซลล์ เทคนิคอัลตราโซนิกช่วยอํานวยความสะดวกในการผลิตและการทํางานเช่นวิธีการโซโนเคมีสําหรับ SWCNT ที่มีความบริสุทธิ์สูง ยิ่งไปกว่านั้น f-CNTs ยังสามารถทําหน้าที่เป็นระบบส่งวัคซีนเชื่อมโยงแอนติเจนกับท่อนาโนคาร์บอนเพื่อกระตุ้นการตอบสนองของแอนติบอดีที่เฉพาะเจาะจง
อนุภาคนาโนเซรามิกที่ได้จากซิลิกา ไททาเนีย หรืออลูมินามีพื้นผิวที่มีรูพรุน ทําให้เป็นพาหะยาในอุดมคติ การสังเคราะห์อัลตราโซนิกและการตกตะกอนของอนุภาคนาโนโดยใช้โซโนเคมีเป็นแนวทางจากล่างขึ้นบนสําหรับการเตรียมสารประกอบขนาดนาโน กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวลส่งผลให้ขนาดอนุภาคเล็กลงและความสม่ําเสมอสูงขึ้น

การสังเคราะห์อัลตราโซนิกและการตกตะกอนของอนุภาคนาโน

อัลตราโซนิกมีบทบาทสําคัญในการทํางานของอนุภาคนาโน เทคนิคนี้ทําลายชั้นขอบเขตรอบอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพทําให้กลุ่มฟังก์ชันใหม่สามารถเข้าถึงพื้นผิวอนุภาคได้ ตัวอย่างเช่น การทํางานแบบอัลตราโซนิกของท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียว (SWCNT) ที่มีชิ้นส่วน PL-PEG รบกวนการดูดซึมเซลล์ที่ไม่จําเพาะในขณะที่ส่งเสริมการดูดซึมเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงสําหรับการใช้งานเป้าหมาย

เพื่อให้ได้อนุภาคนาโนที่มีลักษณะและหน้าที่เฉพาะต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาค ระบบนาโนต่างๆ เช่น อนุภาคนาโนพอลิเมอร์ ไลโปโซม เดนไดรเมอร์ ท่อนาโนคาร์บอน จุดควอนตัม ฯลฯ สามารถทํางานได้สําเร็จเพื่อการใช้งานที่มีประสิทธิภาพในเภสัชกรรม

ตัวอย่างการปฏิบัติของ Fuctionalization อนุภาคอัลตราโซนิก:

การทํางานอัลตราโซนิกของ SWCNTs โดย PL-PEG: Zeineldin et al. (2009) แสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียว (SWNTs) โดยการอัลตราโซนิกด้วยฟอสโฟลิพิด - โพลีเอทิลีนไกลคอล (PL-PEG) ทําให้มันแตกแยกดังนั้นจึงรบกวนความสามารถในการปิดกั้นการดูดซึมที่ไม่จําเพาะโดยเซลล์ อย่างไรก็ตาม PL-PEG ที่ไม่แยกส่วนส่งเสริมการดูดซึมเซลล์เฉพาะของ SWNT เป้าหมายไปยังตัวรับสองประเภทที่แตกต่างกันที่แสดงโดยเซลล์มะเร็ง การรักษาด้วยอัลตราโซนิกต่อหน้า PL-PEG เป็นวิธีทั่วไปที่ใช้ในการกระจายหรือทํางานของท่อนาโนคาร์บอนและความสมบูรณ์ของ PEG มีความสําคัญต่อการส่งเสริมการดูดซึมเซลล์เฉพาะของท่อนาโนที่ทํางานได้ลิแกนด์ เนื่องจากการกระจายตัวน่าจะเป็นผลมาจากอัลตราโซนิกซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในการกระจาย SWNT นี่อาจเป็นข้อกังวลสําหรับการใช้งานบางอย่างเช่นการส่งยา
 

การกระจายอัลตราโซนิกของ SWCNTs ด้วย PL-PEG (Zeineldin et al., 2009)

การก่อตัวของอัลตราโซนิกไลโปโซม

การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ที่ประสบความสําเร็จอีกประการหนึ่งคือการเตรียมไลโปโซมและนาโนไลโปโซม ระบบการส่งยาและยีนที่ใช้ไลโปโซมมีบทบาทสําคัญในการบําบัดที่หลากหลาย แต่ยังรวมถึงเครื่องสําอางและโภชนาการด้วย ไลโปโซมเป็นพาหะที่ดี เนื่องจากสารออกฤทธิ์ที่ละลายน้ําได้สามารถวางไว้ในศูนย์น้ําของไลโปโซม หรือหากสารละลายในไขมันในชั้นไขมัน ไลโปโซมสามารถเกิดขึ้นได้จากการใช้อัลตราโซนิก วัสดุพื้นฐานสําหรับการเตรียมไลโปโซมคือโมเลกุลแอมฟิลิกที่ได้มาหรือขึ้นอยู่กับไขมันเมมเบรนชีวภาพ สําหรับการก่อตัวของถุง unilamellar ขนาดเล็ก (SUV) การกระจายตัวของไขมันจะถูก sonicated อย่างอ่อนโยน – เช่นด้วยเครื่องอัลตราโซนิกแบบใช้มือถือ UP50H (50W, 30kHz), VialTweeter หรือฮอร์นถ้วยอัลตราโซนิก ระยะเวลาของการรักษาด้วยอัลตราโซนิกดังกล่าวใช้เวลาประมาณ 5 - 15 นาที อีกวิธีหนึ่งในการผลิตถุง unilamellar ขนาดเล็กคือการ sonication ของไลโปโซมถุงหลายแผ่น
Dinu-Pirvu et al. (2010) รายงานการได้มาซึ่งทรานสเฟอโซมโดยการ sonicating MLV ที่อุณหภูมิห้อง
Hielscher Ultrasonics นําเสนออุปกรณ์อัลตราโซนิก sonotrodes และอุปกรณ์เสริมต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของกระบวนการทุกประเภท
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับสารสกัดจากว่านหางจระเข้ที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกและห่อหุ้ม!

การห่อหุ้มอัลตราโซนิกของตัวแทนเป็นไลโปโซม

ไลโปโซมทําหน้าที่เป็นพาหะสําหรับสารออกฤทธิ์ อัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการเตรียมและสร้างไลโปโซมสําหรับการดักจับสารออกฤทธิ์ ก่อนการห่อหุ้ม ไลโปโซมมักจะก่อตัวเป็นคลัสเตอร์เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุและประจุบนพื้นผิวของหัวขั้วฟอสโฟลิพิด (Míckova et al. 2008) นอกจากนี้ยังต้องเปิดออก ตัวอย่างเช่น Zhu et al. (2003) อธิบายการห่อหุ้มผงไบโอตินในไลโปโซมโดยอัลตราโซนิก เมื่อผงไบโอตินถูกเติมลงในสารละลายแขวนลอยของถุงสารละลายจึงได้รับการ sonicated เป็นเวลาประมาณ 1 ชั่วโมง หลังจากการรักษานี้ไบโอตินถูกดักจับอยู่ในไลโปโซม

อิมัลชันไลโปโซม

เพื่อเพิ่มผลการหล่อเลี้ยงครีม โลชั่น เจล และสูตรเครื่องสําอางอื่นๆ ให้ความชุ่มชื้นหรือต่อต้านริ้วรอย อิมัลซิไฟเออร์จะถูกเติมลงในการกระจายตัวของไลโปโซมเพื่อรักษาปริมาณไขมันที่สูงขึ้น แต่การสืบสวนแสดงให้เห็นว่าความสามารถของไลโปโซมโดยทั่วไปมีจํากัด ด้วยการเพิ่มอิมัลซิไฟเออร์เอฟเฟกต์นี้จะปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้และอิมัลซิไฟเออร์เพิ่มเติมทําให้ความสัมพันธ์ของสิ่งกีดขวางของฟอสฟาติดิลโคลีนอ่อนแอลง อนุภาคนาโน – ประกอบด้วยฟอสฟาติดิลโคลีนและไขมัน – เป็นคําตอบสําหรับปัญหานี้ อนุภาคนาโนเหล่านี้เกิดจากหยดน้ํามันซึ่งปกคลุมด้วยฟอสฟาติดิลโคลีนชั้นเดียว การใช้อนุภาคนาโนช่วยให้สูตรที่สามารถดูดซับไขมันได้มากขึ้นและยังคงเสถียรดังนั้นจึงไม่จําเป็นต้องใช้อิมัลซิไฟเออร์เพิ่มเติม
อัลตราโซนิกเป็นวิธีการที่พิสูจน์แล้วสําหรับการผลิตนาโนอิมัลชันและนาโนกระจายตัว อัลตราซาวนด์ที่มีความเข้มข้นสูงจะจ่ายพลังงานที่จําเป็นในการกระจายเฟสของเหลว (เฟสกระจาย) ในหยดเล็ก ๆ ในเฟสที่สอง (เฟสต่อเนื่อง) ในโซนกระจาย ฟองอากาศที่ระเบิดทําให้เกิดคลื่นกระแทกอย่างเข้มข้นในของเหลวโดยรอบ และส่งผลให้เกิดการก่อตัวของไอพ่นของเหลวที่มีความเร็วของเหลวสูง เพื่อรักษาเสถียรภาพของหยดน้ําที่เกิดขึ้นใหม่ของเฟสกระจายตัวต่อต้านการรวมตัวกันอิมัลซิไฟเออร์ (สารออกฤทธิ์บนพื้นผิวสารลดแรงตึงผิว) และสารทําให้คงตัวจะถูกเพิ่มลงในอิมัลชัน เนื่องจากการรวมตัวของหยดหลังจากการหยุดชะงักมีอิทธิพลต่อการกระจายขนาดหยดน้ําขั้นสุดท้ายจึงใช้อิมัลซิไฟเออร์ที่ทําให้เสถียรอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อรักษาการกระจายขนาดหยดสุดท้ายในระดับที่เท่ากับการกระจายทันทีหลังจากการหยุดชะงักของหยดน้ําในโซนการกระจายอัลตราโซนิก

การกระจายตัวของไลโปโซม

การกระจายตัวของไลโปโซมซึ่งใช้ฟอสฟาติดิลคลอรีนไม่อิ่มตัวขาดความเสถียรต่อการเกิดออกซิเดชัน การรักษาเสถียรภาพของการกระจายตัวสามารถทําได้โดยสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น วิตามินซีและอีที่ซับซ้อน
Ortan et al. (2002) ประสบความสําเร็จในการศึกษาเกี่ยวกับการเตรียมอัลตราโซนิกของน้ํามันหอมระเหย Anethum graveolens ในไลโปโซมผลลัพธ์ที่ดี หลังจาก sonication ขนาดของไลโปโซมอยู่ระหว่าง 70-150 นาโนเมตรและสําหรับ MLV ระหว่าง 230-475 นาโนเมตร ค่าเหล่านี้คงที่โดยประมาณหลังจาก 2 เดือน แต่จะหยุดหลังจาก 12 เดือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกระจายตัวของ SUV (ดูฮิสโตแกรมด้านล่าง) การวัดความเสถียรเกี่ยวกับการสูญเสียน้ํามันหอมระเหยและการกระจายขนาดยังแสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวของไลโปโซมยังคงรักษาปริมาณของน้ํามันระเหยได้ นี่แสดงให้เห็นว่าการดักจับน้ํามันหอมระเหยในไลโปโซมช่วยเพิ่มความเสถียรของน้ํามัน
 

ความเสถียรของการกระจายตัวของ MLV และ SUV หลังจากผ่านไป 1 ปี สูตรไลโปโซมถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 4±1 ºC
(การศึกษาและกราฟิก: ©Ortan et al., 2009):

 
คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเตรียมไลโปโซมอัลตราโซนิก!

เครื่องสะท้อนเสียงประสิทธิภาพสูงสําหรับการวิจัยและการผลิตทางเภสัชกรรม

Hielscher Ultrasonics เป็นซัพพลายเออร์ชั้นนําของคุณของเครื่องสะท้อนเสียงคุณภาพสูงประสิทธิภาพสูงสําหรับการวิจัยและการผลิตยา อุปกรณ์ในช่วงตั้งแต่ 50 วัตต์ถึง 16,000 วัตต์ช่วยให้สามารถค้นหาโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่เหมาะสมสําหรับทุกปริมาณและทุกกระบวนการ ด้วยประสิทธิภาพสูงความน่าเชื่อถือความทนทานและใช้งานง่ายการรักษาด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่จําเป็นสําหรับการเตรียมและการแปรรูปวัสดุนาโน พร้อมกับ CIP (ทําความสะอาดในสถานที่) และ SIP (ฆ่าเชื้อในสถานที่) เครื่องสะท้อนเสียง Hielscher รับประกันการผลิตที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพตามมาตรฐานทางเภสัชกรรม กระบวนการอัลตราโซนิกเฉพาะทั้งหมดสามารถทดสอบได้อย่างง่ายดายในห้องปฏิบัติการหรือเครื่องชั่งแบบตั้งโต๊ะ ผลลัพธ์ของการทดลองเหล่านี้สามารถทําซ้ําได้อย่างสมบูรณ์ เพื่อให้การขยายขนาดต่อไปนี้เป็นเส้นตรงและสามารถทําได้ง่ายโดยไม่ต้องใช้ความพยายามเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ

Hielscher Sonicators: การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

วรรณกรรม/อ้างอิง