Ultrasonik Yöntemle S. Pneumoniae’ye Karşı Nanoenkapsüle İntranazal Aşı
Nanopartiküllere Enkapsüle Edilmiş S. pneumoniae Aşılarının Avantajı
Mott ve ark. (2013), 234 ± 87,5nm boyutundaki poli(laktik-ko-glikolik asit) nanopartikül aşı yapısının intranazal uygulanmasının, deneysel solunum yolu pnömokok enfeksiyonuna karşı koruma oluşturmadaki etkinliğini belirledi. Isıyla öldürülmüş Streptococcus pneumoniae’yi kapsülleyen nanopartiküller (NP-HKSP), boş NP ile karşılaştırıldığında nazal uygulamadan sonra 11 gün boyunca akciğerlerde tutuldu. NP-HKSP ile bağışıklama, yalnızca HKSP uygulanmasına kıyasla S. pneumoniae enfeksiyonuna karşı anlamlı düzeyde direnç oluşturdu. Artan koruma, akciğer lenfositlerinin antijene özgü, Th1 ile ilişkili IFN-c sitokin yanıtındaki anlamlı artışla korelasyon gösterdi. Bu çalışma, NP bazlı teknolojinin akciğer enfeksiyonlarına karşı nazal-pulmoner bağışıklama için invaziv olmayan ve hedefe yönelik bir yaklaşım olarak etkinliğini ortaya koymaktadır.
Ultrasonik Nanopartikül Hazırlama Protokolü
Ultrasonik Lizis
1×106 adet, ısıyla öldürülmüş Streptococcus pneumoniae bakterilerini kapsülleyen nanopartikül (NP-HKSP), 200µl fosfat tamponlu salin (PBS) içinde sonikasyonla lizise uğratıldı ve 70 mg poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA), 1 ml etil asetat içinde çözüldü. Bu iki çözelti karıştırıldı ve birincil yağ içinde su emülsiyonu oluşturmak için 1 min boyunca maksimum hızda vortekslendi.
Ultrasonik Enkapsülasyon
Çift Emülsiyon Yöntemi: Birincil emülsiyon daha sonra 3 ml %1 polivinil alkol (PVA) çözeltisiyle karıştırıldı. Bu çözeltiye, ultrasonik işlemci UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Almanya) kullanılarak, HKSP’yi kapsülleyen PLGA nanopartikülleri hazırlamak amacıyla, ısının uzaklaştırılması için buza daldırılmış temiz bir cam viyal içinde, %40 genlikte, sürekli modda (%100 çevrim) 2 min boyunca sonikasyon uygulandı. Çözelti, otoklavlanmış suyla (0,22µ filtreyle sterilize edilmiş) ayrıca 20ml hacme seyreltildi ve etil asetatı buharlaştırmak için oda sıcaklığında hafif vakum altında 1 h boyunca karıştırıldı. Ardından NP’leri toplamak için çözelti santrifüjlendi ve fazla PVA’yı uzaklaştırmak için bu işlem iki kez tekrarlandı. Nanopartikül pelleti, 500µl otoklavlanmış su içinde yeniden süspanse edildi ve dondurularak kurutuldu. Nihai nanopartiküller, sonraki kullanıma kadar -20°C sıcaklıkta saklandı.
Isıyla öldürülmüş Streptococcus pneumoniae bakterilerini kapsülleyen PLGA nanopartiküllerinin partikül boyutu. Nanopartiküllerin sulu süspansiyonunun dinamik ışık saçılımıyla ölçülen partikül boyutu, partideki partiküllerin ortalama boyutunu ve Gauss dağılımını gösterir.
Kaynak: Mott ve ark.: Nanopartikül bazlı aşının intranazal uygulanması, S. pneumoniae‘ye karşı korumayı artırır. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Sürekli karıştırılan kesikli reaktörle birlikte UIP2000hdT (2kW) ultrasonik homojenizatörü
Farmasötik Formülasyonlar İçin Ultrasonik İşlemciler
Hielscher Ultrasonic, ilaç ve gıda endüstrisi için yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörlerin tasarımı, üretimi, dağıtımı ve servisi konusunda uzun yıllara dayanan deneyime sahiptir.
Yüksek kaliteli lipozomların, katı lipit nanopartiküllerinin, polimerik nanopartiküllerin ve siklodekstrin komplekslerinin hazırlanması, Hielscher ultrasonik sistemlerinin yüksek güvenilirlikle kullanıldığı ve üstün kalitede ürün elde edilen işlemlerdir. Hielscher sonikatörleri; genlik, sıcaklık, basınç ve sonikasyon enerjisi gibi tüm proses parametrelerinin hassas biçimde kontrol edilmesine olanak tanır. Akıllı yazılım, tüm sonikasyon parametrelerini (saat, tarih, genlik, net enerji, toplam enerji, sıcaklık, basınç) dahili SD karta otomatik olarak kaydeder.
- Yüksek performanslı emülsifikasyon
- Partikül boyutu ve yükü üzerinde hassas kontrol
- Yüksek miktarda etkin madde yükü
- Proses parametreleri üzerinde hassas kontrol
- Hızlı proses
- Termal olmayan işlem, hassas sıcaklık kontrolü
- Doğrusal ölçeklenebilirlik
- Tekrarlanabilirlik
- Proses standardizasyonu / GMP
- Otoklavlanabilir problar ve reaktörler
- CIP / SIP
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında bilgi verir:
| Parti Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| Uygulanamaz | 10–100L/min | UIP16000 |
| Uygulanamaz | daha yüksek | Cihaz kümesi: UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
Yüksek güçlü ultrasonik homojenizatörler: laboratuvar ölçeğinden pilot ve endüstriyel ölçeğe.
Literatür/Kaynaklar
- 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.
Bilinmesi Gerekenler
Nanoyapılı İlaç Taşıyıcıları
Nanoemülsiyonlar, lipozomlar, katı lipit nanopartikülleri, polimerik nanopartiküller ve nanoyapılı lipit taşıyıcıları gibi nano boyutlu ilaç taşıyıcıları; iyileştirilmiş biyoyararlanım, artırılmış biyouyumluluk, hedefe yönelik taşıma, elverişli kan yarı ömrü ve sağlıklı dokulara karşı çok düşük toksisite veya hiç toksisite olmaması gibi gelişmiş işlevsel özelliklere sahip farmasötik ürünlerin formüle edilmesinde kullanılır. Sonikasyon, nanoterapötiklerin çeşitli biçimlerinin formüle edilmesi için oldukça verimli bir tekniktir. İlaç üretimindeki ultrasonik uygulamalar hakkında daha fazla bilgi edinin!
Lipozomlar
Lipozom, hidrofobik maddelerden oluşan çekirdeği kapsülleyen, en az bir lipit çift tabakasına sahip küresel bir veziküldür. Hem boyut hem de hidrofobik ve hidrofilik karakter, lipozomları güçlü ilaç taşıma sistemlerine dönüştürür; örneğin lipozomal C vitamini. Lipozom özellikleri; lipit bileşimi, yüzey yükü, boyut ve hazırlama tekniğinden önemli ölçüde etkilenir. Lipozomların ultrasonik hazırlanması hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!
Nanoemülsiyonlar
Nanoemülsiyonlar veya submikron emülsiyonlar, damlacık boyutu 20–200nm arasında olan ve dar bir damlacık dağılımına sahip emülsiyonlardır. Nano boyutlu damlacıklar, farmasötik ve biyoaktif maddelerin hem oral uygulanması hem de topikal / transdermal taşınması için çeşitli avantajlar sunar; örneğin CBD nanoemülsiyonları. Nano boyutlu damlacıkların lipofilik ilaçları verimli biçimde çözme yeteneği ve artan emilim hızı, nanoemülsiyonları yüksek biyoyararlanım için sık kullanılan bir uygulama biçimi haline getirir. Nanoemülsifiye formülasyonlar, lipofilik veya hidrofilik ilaçların uzatılmış salımı için de kullanılabilir.
Nanoemülsiyonların ultrasonik üretimi hakkında daha fazla bilgi edinin!
Katı Lipit Nanopartikülleri
Katı lipit nanopartikülü (SLN), ortalama çapı 10 ile 1000 nanometre arasında olan küresel bir nanopartiküldür. Katı lipit nanopartikülleri, lipofilik moleküllerin (etkin maddelerin) çözündürülerek nanopartikülün ilaç taşıyıcısı olarak işlev görmesini sağlayabildiği katı bir lipit çekirdek matrisine sahiptir. Lipit çekirdek, bir emülsifiye edici madde veya yüzey aktif maddeyle stabilize edilir. Parenteral ve oral uygulamanın yanı sıra oküler, pulmoner ve topikal ilaç taşınmasına yönelik uygulamaları bulunan katı lipit nanopartikülleri, tedavi etkinliğini artırmak ve sistemik yan etkileri azaltmak için kullanılır.
Katı lipit nanopartiküllerinin ultrasonik destekli sentezi hakkında daha fazla bilgi edinin!
Nanoyapılı Lipit Taşıyıcıları
Katı lipit nanopartikülleri (SLN’ler) gibi, nanoyapılı lipit taşıyıcıları (NLC’ler) da lipit bazlı nanopartiküllerin başka bir biçimidir. Nanoyapılı lipit taşıyıcıları (NLC), katı ve sıvı lipitlerin karışımından oluşan modifiye katı lipit nanopartikülleridir ve iyileştirilmiş stabilite ve yükleme kapasitesi sunar.
Nanoyapılı lipit taşıyıcıları, ultrasonik emülsiyon yöntemiyle hazırlanabilir.
Nano Boyutlu Kristaller
Ultrasonik kristalizasyon ve çöktürme, suda çözünürlüğü düşük maddeleri kaplanmış bir kristalin içine enkapsüle etmek için oldukça güçlü bir yöntemdir. Zheng ve ark. (2020), sağlığa birçok faydası olan ancak suda düşük çözünürlüğü nedeniyle biyoyararlanımı düşük bir biyoaktif bileşik olan kurkuminin ultrasonik enkapsülasyonunu bildirmektedir. Araştırma ekibi, kurkumin moleküllerini enkapsüle etmek için tabaka tabaka (LbL) polielektrolit nanokabuk oluşturma yöntemi geliştirdi. Şöyle belirtmektedirler: “[u]Yaygın olarak kullanılan emülsiyon yöntemlerinden farklı olarak, ultrasonik destekli LbL enkapsülasyonumuz çok daha küçük boyutlu nanopartiküller elde edilmesini sağlayabilir. Kurkumin için ortalama boyutu 80 nm ve ξ-potansiyeli +30 mV veya -50 mV olan kristalin nanopartiküller elde ettik; bu özellikler, bu nanokolloidlerin aylar boyunca stabil kalmasını sağladı (doygun ilaç çözeltisinde tutularak). Biyouyumlu polielektrolitlerden oluşan iki çift tabakalı kabukların oluşumu, yaklaşık 20 saat boyunca yavaş ilaç salımına olanak tanıdı.”
Kurkumin çekirdeklenme protokolü: Kurkumin tozu, %60 etanol / su çözeltisinde çözüldü. Kurkumin tamamen çözüldükten sonra sulu polikatyonlar, poli(allilamin hidroklorür), PAH veya biyobozunur protomin sülfat (PS) eklendi. Ardından çözeltiye, Hielscher Ultrasonic firmasının 1kW gücündeki UIP1000 sonikatörüyle, çözeltinin her mL hacmi başına 100watt güçte sonikasyon uygulandı. Sonikasyon sırasında çözeltiye yavaşça su eklendi. Eklenen su nedeniyle çözücü daha polar hale gelir ve bu da kurkuminin çözünürlüğünü azaltır. Denge konsantrasyonu çözünürlük eşiğini aştığında kurkuminin aşırı doygunluğu elde edilir ve kristal çekirdeklenmesi başlar. Yüksek güçlü sonikasyon altında ilaç partiküllerinin büyümesi başlangıç aşamalarında durdurulur.
Nanokristallerin ultrasonik çöktürülmesi ve kristalizasyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!