อัลตราซาวด์เป็นเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมที่ใช้ประสบความสำเร็จใน sonochemical สังเคราะห์, deagglomeration, การกระจายตัว, ที่ตีไข่, ฟังก์ชันและการทำงานของอนุภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในนาโนเทคโนโลยี ultrasonication เป็นเทคนิคที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์และการประมวลผลตามวัตถุประสงค์ของวัสดุนาโนขนาด ตั้งแต่นาโนเทคโนโลยีได้รับความสนใจทางวิทยาศาสตร์นี้โดดเด่นอนุภาคขนาดนาโนที่ใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมจำนวนมากเป็นพิเศษ สาขาเภสัชกรรมได้ค้นพบศักยภาพสูงของวัสดุที่มีความยืดหยุ่นและตัวแปรนี้มากเกินไป ดังนั้นอนุภาคนาโนที่มีส่วนเกี่ยวข้องในการใช้งานการทำงานต่างๆในอุตสาหกรรมยาเหล่านี้รวมถึง:

• การส่งมอบยาเสพติด (ผู้ให้บริการ)
• ผลิตภัณฑ์ด้านการวินิจฉัย
• บรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์
• การค้นพบตัวบ่งชี้

วัสดุนาโนในยา

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการจัดส่งยาผ่านอนุภาคนาโนเป็นวิธีที่พิสูจน์แล้วสำหรับการนำเสนอตัวแทนที่ใช้งานอยู่ซึ่งได้รับการบริหารก่อนที่ปากหรือโดยการฉีด (Bawa ๒๐๐๘) ยานาโนสูตรสามารถทำได้และส่งมอบประสิทธิภาพมากขึ้นเป็นเทคนิคใหม่เปิดวิธีการที่สมบูรณ์แบบนวนิยายของการรักษาพยาบาล. เทคโนโลยีที่มีศักยภาพสูงนี้จะช่วยให้ยาเสพติดความร้อนหรือสารอื่นๆที่ใช้งานได้กับเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงเช่นเซลล์ที่เป็นโรค โดยการจัดส่งยาเสพติดโดยตรงนี้, เซลล์ที่มีสุขภาพจะไม่ทุกข์โดยผลกระทบของยาเสพติด. หนึ่งฟิลด์, ในยานาโนสูตรที่แสดงผลแนวโน้มของพวกเขาอยู่แล้วคือการรักษาโรคมะเร็ง. ในการรักษาโรคมะเร็งเป็นประโยชน์ใหญ่ของสารนาโนที่ปริมาณสูงของโมเลกุลของยาสามารถส่งตรงไปยังเซลล์เนื้องอกสำหรับผลกระทบสูงสุดในขณะที่ลดผลข้างเคียงกับอวัยวะอื่นๆ. (หลิว et al. 2008) ข้อได้เปรียบนี้ส่งผลให้นาโนขนาดโดยที่อนุภาคสามารถที่จะผ่านผนังเซลล์และเยื่อหุ้มและปล่อยตัวแทนที่ใช้งานของยาเสพติดโดยตรงที่เซลล์เป้าหมาย

การประมวลผลวัสดุนาโน

ในฐานะที่เป็นวัสดุนาโนจะถูกกำหนดเป็นอนุภาคที่มีมิติน้อยกว่า 100nm นี้หมายความว่าการผลิตและการประมวลผลของสารเหล่านี้ต้องใช้ความพยายามสูง
ในรูปแบบการประมวลผลและอนุภาคนาโน, agglomerates จะต้องมีการเสียและกองกำลังพันธะต้องรับการเอาชนะ อัลตราโซนิกโพรงอากาศ เป็นเทคโนโลยีที่รู้จักกันดี deagglomerate และกระจายวัสดุนาโน ความหลากหลายของวัสดุนาโนและรูปแบบเปิดการเปลี่ยนแปลงมากมายสำหรับการวิจัยยา ท่อนาโนคาร์บอน มีปริมาณภายในขนาดใหญ่ซึ่งช่วยให้โมเลกุลของยาเสพติดมากขึ้นจะถูกห่อหุ้ม, และพวกเขามีพื้นผิวด้านในและด้านนอกที่แตกต่างกันสำหรับฟังก์ชัน. (Hilder et al. ๒๐๐๘) โดยที่, CNTs สามารถที่จะดำเนินการโมเลกุลต่างๆเช่นตัวแทนที่ใช้งาน, ดีเอ็นเอ, โปรตีน, เปปไทด์, การกำหนดเป้าหมายเป็นต้นเป็นเซลล์. มีการรู้จัก CNTs เป็นวัสดุนาโนที่สำคัญและได้รับสถานะของหนึ่งในสาขาที่ใช้งานมากที่สุดของ nanoscience และนาโนเทคโนโลยี. MWCNT ประกอบด้วยชั้น2–30ศูนย์กลางที่มีขนาดของช่วงจาก10ถึง๕๐ nm และความยาวมากกว่า10μ m ในทางตรงข้าม, SWCNT จะบางกว่ามาก, มีเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่๑.๐ถึง๑.๔ nm. (ซิลวา๒๐๐๘) อนุภาคนาโนเช่นเดียวกับท่อนาโนสามารถป้อนเซลล์และสามารถนำมาโดยพวกเขาอย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งท่อนาโนคาร์บอน (f-CNTs) เป็นที่รู้จักกันเพื่อเพิ่มการละลายและช่วยให้การกำหนดเป้าหมายของเนื้องอกที่มีประสิทธิภาพ โดยที่, f-CNTs, SWNTs และ Mที่จะป้องกันไม่ให้เซลล์เป็นพิษ (= เป็นพิษต่อเซล) และการเปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน. ตัวอย่างเช่น ผนังเดี่ยวท่อนาโนคาร์บอน (SWCNTs) มีความบริสุทธิ์สูงสามารถผลิตได้ในทาง sonochemical: SWCNTs ความบริสุทธิ์สูงสามารถรับได้ในการแก้ปัญหาสภาพคล่องโดย sonicating ผงซิลิกาเป็นเวลา 20 นาที ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ (Srinivasan 2005)

รูปที่ 1: การผลิต Sonochemical ของ SWCNTs ผงซิลิกาในการแก้ปัญหาของการผสมเฟอโรซีน-ไซลีนได้รับการ sonicated สำหรับ 20 นาที ที่อุณหภูมิห้องและอยู่ภายใต้ความดันบรรยากาศ sonication ผลิต SWCNTs มีความบริสุทธิ์สูงบนพื้นผิวของผงซิลิกาที่ (Jeong et al. 2004)

ฟังก์ชันท่อนาโนคาร์บอน (F-CNTs) นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นระบบการจัดส่งวัคซีน แนวคิดพื้นฐานคือการเชื่อมโยงแอนติเจนเพื่อท่อนาโนคาร์บอนขณะที่การรักษาโครงสร้างของมันจึงกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของแอนติบอดีที่มีความจำเพาะที่เหมาะสม
อนุภาคนาโนเซรามิก, มานั่นคือจาก ซิลิกา, ไททาเนียมหรืออลูมิเนียมมีพื้นผิวที่มีรูพรุนอนุภาคที่ทำให้พวกเขาเป็นผู้ให้บริการที่เหมาะกับยาเสพติด

การสังเคราะห์สารอัลตราโซนิกและการตกตะกอนของอนุภาคนาโน

อนุภาคนาโนที่สามารถสร้างล่างขึ้นโดยการสังเคราะห์หรือเร่งรัด sonochemistry เป็นหนึ่งในเทคนิคที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในการเตรียมความพร้อมสารประกอบ nanosize Suslick ในการทำงานเดิมของเขา sonicated เฟ (CO) 5 ไม่ว่าจะเป็นของเหลวเรียบร้อยหรือในการแก้ปัญหา deaclin และได้รับขนาด 10-20nm อนุภาคนาโนเหล็กอสัณฐาน โดยทั่วไปมีส่วนผสมอิ่มตัวเริ่มต้นขึ้นรูปอนุภาคของแข็งออกจากวัสดุที่มีความเข้มข้นสูง Ultrasonication ช่วยเพิ่มการผสมของ pre-เคอร์เซอร์และเพิ่มมวลโอนที่พื้นผิวของอนุภาค นี้นำไปสู่ขนาดอนุภาคที่มีขนาดเล็กและความสม่ำเสมอที่สูงขึ้น

อัลตราโซนิก Functionalization ของอนุภาคนาโน

ที่จะได้รับอนุภาคนาโนที่มีลักษณะเฉพาะและฟังก์ชั่นพื้นผิวของอนุภาคที่มีการปรับเปลี่ยน ระบบนาโนต่างๆเช่นอนุภาคนาโนโพลีเอไลโปโซม, dendrimers คาร์บอนท่อนาโน, ควอนตัมจุดฯลฯสามารถทำงานได้อย่างประสบความสำเร็จสำหรับการใช้ที่มีประสิทธิภาพในชอบ
เพื่อที่จะ functionalize พื้นผิวที่สมบูรณ์ของอนุภาคแต่ละบุคคลวิธีการกระจายตัวที่ดีเป็นสิ่งจำเป็น เมื่อแยกย้ายกันอนุภาคจะถูกล้อมรอบด้วยชั้นขอบเขตของโมเลกุลดึงดูดให้ผิวอนุภาคโดยทั่วไป เพื่อให้การทำงานเป็นกลุ่มใหม่ที่จะได้รับกับพื้นผิวของอนุภาคที่บริเวณชั้นนี้จะต้องเสียขึ้นหรือถูกลบออก เจ็ตส์ของเหลวที่เกิดจาก cavitation ล้ำเสียงสามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุดถึง 1000 กิโลเมตร / ชั่วโมง ความเครียดนี้จะช่วยให้เอาชนะกองกำลังดึงดูดและดำเนินโมเลกุลทำงานกับพื้นผิวของอนุภาค ใน sonochemistry ผลกระทบนี้จะใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยากระจาย

ตัวอย่างการปฏิบัติ:

อัลตราโซนิกการทำงานของ SWCNTs โดย PL-PEG: Zeineldin et al (๒๐๐๙) แสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว (Swcnts) โดย ultrasonication กับเรียม-โพลิเอทิลีน (PL-PEG) ชิ้นส่วนมันจึงรบกวน ความสามารถในการบล็อกไม่เฉพาะเจาะจงดูดซึมโดยเซลล์ อย่างไรก็ตาม, การแยกส่วน PL-PEG ส่งเสริมการดูดซึมที่เฉพาะเจาะจงของเซลล์ SWNTs ที่กำหนดเป้าหมายไปยังสองชั้นเรียนที่แตกต่างกันของตัวรับที่แสดงโดยเซลล์มะเร็ง. การรักษาอัลตราโซนิกในการปรากฏตัวของ PL-PEG เป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้ในการกระจายหรือฟังก์ชันคาร์บอนท่อนาโนและความสมบูรณ์ของ PEG เป็นสิ่งสำคัญที่จะส่งเสริมการดูดซึมของโทรศัพท์มือถือที่เฉพาะเจาะจงของ ligand-ฟังก์ชันท่อนาโน ตั้งแต่การกระจายตัวเป็นผลที่น่าจะเป็นของ ultrasonication, เทคนิคที่ใช้กันทั่วไปเพื่อกระจาย SWNTs, นี้อาจจะกังวลสำหรับการใช้งานบางอย่างเช่นการจัดส่งยาเสพติด.

รูปที่ 2:. อัลตราโซนิกการกระจายตัวของ SWCNTs กับ PL-PEG (Zeineldin, et al. 2009)

อัลตราโซนิกไลโปโซมสร้าง

อีกโปรแกรมที่ประสบความสำเร็จของอัลตราซาวนด์คือการเตรียมความพร้อมของไลโปโซมและนาโนไลโปโซม ไลโปโซมที่ใช้ยาและยีนระบบการจัดส่งมีบทบาทสำคัญในการบำบัดร่วมกัน, แต่ยังอยู่ในเครื่องสำอางและโภชนาการ. ไลโปโซมเป็นผู้ให้บริการที่ดี, เป็นตัวแทนที่ใช้งานที่ละลายน้ำได้สามารถวางลงในศูนย์กลางสารไลโปโซม ' หรือ, ถ้าตัวแทนที่ละลายไขมัน, ในชั้นไขมัน. ไลโปโซมสามารถเกิดขึ้นได้โดยการใช้ ultrasonics วัสดุพื้นฐานสำหรับการเตรียม liposome เป็นโมเลกุล amphilic ที่ได้มาหรือขึ้นอยู่กับไขมันเมมเบรนชีวภาพ. สำหรับการก่อตัวของถุง unilamellar ขนาดเล็ก (SUV), การกระจายตัวของไขมันถูก sonicated อย่างเบามือ – เช่น. กับอุปกรณ์อัลตราโซนิกที่มีด้ามจับ UP50H (50W, 30kHz) ที่ VialTweeter หรือเครื่องปฏิกรณ์ล้ำ UTR200 – ในอ่างน้ำแข็ง ระยะเวลาของการรักษาเช่นอัลตราโซนิกเป็นเวลาประมาณ 5-15 นาที วิธีการในการผลิตถุง unilamellar ขนาดเล็กก็คือ sonication ของไลโปโซมถุงหลาย lamellar
Dinu-Pirvu et al, (2010) รายงานการได้มาซึ่ง transferosomes โดย sonicating MLVs ที่อุณหภูมิห้อง
Hielscher Ultrasonics มีอุปกรณ์อัลตราโซนิกต่างๆ sonotrodes และอุปกรณ์เสริมเพื่อตอบสนองความต้องการของทุกชนิดของกระบวนการ

encapsulation อัลตราโซนิกของตัวแทนเข้าไปในไลโปโซม

ไลโปโซมทำงานเป็นผู้ให้บริการสำหรับตัวแทนที่ใช้งาน อัลตราซาวด์เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพเพื่อเตรียมความพร้อมและรูปแบบไลโปโซมสำหรับกักเก็บของตัวแทนที่ใช้งานอยู่ ก่อนที่จะห่อหุ้ม, ไลโปโซมมีแนวโน้มที่จะฟอร์มกลุ่มเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์ผิวเสียค่าใช้จ่ายค่าใช้จ่ายของหัวขั้วโลกเรียม (Míckova et al. 2008) นอกจากนี้พวกเขาจะต้องมีการเปิด โดยวิธีการเช่นจู้ et al, (2003) อธิบายการห่อหุ้มของผงไบโอตินในไลโปโซมโดย ultrasonication ในฐานะที่เป็นผงไบโอตินถูกบันทึกลงในสารละลายตุ่มระงับ, การแก้ปัญหาที่ได้รับการ sonicated ประมาณ 1 ชั่วโมง. หลังจากการรักษานี้ไบโอตินได้รับการเก็บกักในไลโปโซม

อิมัลชันไลโปโซม

เพื่อเพิ่มผลกระทบของการบำรุงความชุ่มชื้นหรือครีม, โลชั่น, เจลและสูตรเวชสำอางอื่น ๆ การต่อต้านริ้วรอย, อิมัลซิมีการเพิ่มการกระจายไลโปโซมเพื่อรักษาเสถียรภาพปริมาณที่สูงขึ้นของไขมัน แต่การสืบสวนได้แสดงให้เห็นความสามารถของไลโปโซมถูก จำกัด โดยทั่วไป ด้วยการเพิ่มของ emulsifiers ผลนี้จะปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้และ emulsifiers เพิ่มเติมทำให้เกิดการอ่อนตัวลงบนความสัมพันธ์อุปสรรคของ phosphatidylcholine อนุภาคนาโน – ประกอบด้วย phosphatidylcholine และไขมัน - มีคำตอบให้กับปัญหานี้ อนุภาคนาโนเหล่านี้จะเกิดขึ้นจากหยดน้ำมันซึ่งถูกปกคลุมด้วย monolayer ของ phosphatidylcholine การใช้อนุภาคนาโนช่วยให้สูตรที่มีความสามารถในการดูดซับไขมันมากขึ้นและยังคงมีเสถียรภาพเพื่อให้ emulsifiers เพิ่มเติมไม่จำเป็น
Ultrasonication เป็นวิธีการพิสูจน์แล้วสำหรับการผลิต nanoemulsions และนาโนกระจาย อัลตราซาวนด์เข้มข้นสูงอุปกรณ์ที่จำเป็นในการกระจายระยะของเหลว (ขั้นตอนการกระจาย) ในหยดขนาดเล็กในระยะที่สอง (ระยะต่อเนื่อง) ในโซนการกระจายตัวฟองอากาศ imploding ทำให้เกิดคลื่นช็อกเข้มข้นในของเหลวโดยรอบและส่งผลให้การก่อตัวของเจ็ตส์เหลวของความเร็วสูงของเหลว เพื่อที่จะรักษาเสถียรภาพของหยดที่เกิดขึ้นใหม่ของขั้นตอนการกระจายตัวกับการทำให้เป็นอิมัลชัน (สารที่ใช้งานพื้นผิวการลดแรงตึง) ในฐานะที่เป็นการขยายตัวของหยดหลังจากการหยุดชะงักมีผลต่อการกระจายขนาดหยดสุดท้ายที่มีประสิทธิภาพในการรักษาเสถียรภาพที่จะใช้ในการรักษาการกระจายขนาดหยดสุดท้ายในระดับที่เท่ากับการกระจายทันทีหลังจากที่ หยดการหยุดชะงักในโซนอัลตราโซนิกกันไป

Dispersions ไลโปโซม

กระจายไลโปโซมซึ่งจะขึ้นอยู่กับ phosphatidylchlorine ไม่อิ่มตัวขาดความมั่นคงในการต่อต้านการเกิดออกซิเดชัน เสถียรภาพของการกระจายสามารถทำได้โดยการสารต้านอนุมูลอิสระเช่นโดยการที่ซับซ้อนของวิตามินซีและอี
Ortan et al, (2002) ประสบความสำเร็จในการศึกษาของพวกเขาเกี่ยวกับการเตรียมความพร้อมอัลตราโซนิกของ Anethum graveolens น้ำมันหอมระเหยในไลโปโซมผลดี หลังจาก sonication มิติของไลโปโซมอยู่ระหว่าง 70-150 นาโนเมตรและสำหรับ MLV ระหว่าง 230-475 นาโนเมตร; ค่าเหล่านี้ก็คงประมาณหลังจาก 2 เดือน แต่ inceased หลังจาก 12 เดือนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกระจายตัวเอสยูวี (ดู histograms ด้านล่าง) การวัดความมั่นคงเกี่ยวกับการสูญเสียน้ำมันหอมระเหยและการกระจายขนาดนี้ยังแสดงให้เห็นว่าไลโปโซมกระจายการบำรุงรักษาเนื้อหาของน้ำมันระเหย นี้แสดงให้เห็นว่าการกักเก็บของน้ำมันหอมระเหยในไลโปโซมเพิ่มเสถียรภาพน้ำมัน

รูปที่ 3:. Ortan et al, (2009): เสถียรภาพของ MLV และเอสยูวีกระจายหลังจาก 1 ปี สูตร liposomal ถูกเก็บไว้ที่ 4 ± 1 องศาเซลเซียส

คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเตรียมความพร้อม liposome ล้ำ!

ผลกระทบอัลตราโซนิก

ถัดไปการผลิตอัลตราโซนิกของอนุภาคนาโนการประมวลผลของสารเหล่านี้เป็นฟิลด์กว้างสำหรับการใช้งานของ ultrasonication Agglomerates จะต้องเสียอนุภาคจะต้องมีการตรวจจับและ/หรือแยกย้ายกันพื้นผิวจะต้องเปิดใช้งานหรือฟังก์ชันและนาโนหยดจะต้องมีการทำให้เป็นตะกอน สำหรับขั้นตอนการประมวลผลเหล่านี้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่สำคัญที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว อัลตราซาวนด์พลังงานสูงสร้างผลกระทบที่รุนแรง เมื่อของเหลวที่มีความเข้มสูง, คลื่นเสียงที่แพร่กระจายเข้าไปในผลสื่อของเหลวในการสลับความดันสูง (การบีบอัด) และรอบแรงดันต่ำ (rarefaction), ที่มีอัตราขึ้นอยู่กับความถี่. ในระหว่างรอบแรงดันต่ำคลื่นอัลตราโซนิกที่มีความเข้มสูงสร้างฟองอากาศสูญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองบรรลุปริมาณที่พวกเขาไม่สามารถดูดซับพลังงานพวกเขายุบอย่างรุนแรงในระหว่างวงจรความดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า โพรงอากาศ.
ระเบิดของฟองอากาศเกิดโพรงอากาศส่งผลให้ไมโครปั่นป่วนและไมโครเจ็ตส์ถึง 1000 กิโลเมตร / ชั่วโมง อนุภาคขนาดใหญ่อาจมีการกัดเซาะพื้นผิว (ผ่านการล่มสลายเกิดโพรงอากาศในของเหลวรอบ) หรือลดขนาดอนุภาค (เนื่องจากฟิชชันผ่านการปะทะกันระหว่างอนุภาคหรือการล่มสลายของฟองอากาศเกิดโพรงอากาศที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว) นี้นำไปสู่การเร่งความคมชัดของการแพร่กระจายกระบวนการถ่ายโอนมวลและปฏิกิริยาของแข็งเนื่องจากขนาดผลึกและโครงสร้างการเปลี่ยนแปลง (Suslick 1998)

การประมวลผลอุปกรณ์อัลตราโซนิก

Hielscher เป็นผู้จัดจำหน่ายชั้นนำของตัวประมวลผลที่มีคุณภาพสูงและมีประสิทธิภาพสูงอัลตราโซนิกสำหรับห้องปฏิบัติการและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม อุปกรณ์ที่อยู่ในช่วงจาก 50 วัตต์ จนถึง 16,000 วัตต์ ช่วยให้การหาหน่วยประมวลผลอัลตราโซนิกที่เหมาะสมสำหรับทุกปริมาณและทุกขั้นตอน โดยมีประสิทธิภาพสูงของพวกเขา, ความน่าเชื่อถือ, ความทนทานและใช้งานง่ายการรักษาอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่จำเป็นสำหรับการเตรียมการและการประมวลผลของวัสดุนาโน พร้อมกับ CIP (สะอาดในสถานที่) และ SIP (ฆ่าเชื้อในสถานที่) Hielscher อุปกรณ์ล้ำเสียงของรับประกันการผลิตที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพตามมาตรฐานยา กระบวนการอัลตราโซนิกทั้งหมดที่เฉพาะเจาะจงสามารถทดสอบได้อย่างง่ายดายในห้องปฏิบัติการหรือบนม้านั่งขนาด ผลการทดลองเหล่านี้สามารถทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์เพื่อที่ว่าต่อไปนี้ระดับขึ้นเป็นเส้นตรงและสามารถทำได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องพยายามเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ