Nanoyapılı Lipit İlaç Taşıyıcılarının Ultrasonik Formülasyonu

Nanoyapılı lipit taşıyıcıları (NLC’ler), lipit çekirdeği ve suda çözünen bir kabuğa sahip, nano boyutlu ilaç taşıma sistemlerinin gelişmiş bir biçimidir. NLC’ler yüksek stabiliteye sahiptir, aktif biyomolekülleri bozunmaya karşı korur ve uzatılmış ilaç salımı sunar. Ultrasonikasyon, yüklü nanoyapılı lipit taşıyıcıları üretmek için güvenilir, verimli ve basit bir tekniktir.

Nanoyapılı Lipit Taşıyıcılarının Ultrasonik Hazırlanması

Nanoyapılı lipit taşıyıcıları (NLC’ler), sulu bir ortamda katı lipit, sıvı lipit ve yüzey aktif madde içerir; bu da onlara iyi çözünürlük ve biyoyararlanım özellikleri kazandırır. NLC’ler, yüksek biyoyararlanıma ve uzatılmış ilaç salımına sahip stabil ilaç taşıyıcı sistemlerini formüle etmek için yaygın olarak kullanılır. NLC’ler, topikal/transdermal, oftalmik (oküler) ve pulmoner uygulamalar dahil olmak üzere oral uygulamadan parenteral uygulamaya kadar uzanan geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
Ultrasonik dispersiyon ve emülsifikasyon, aktif bileşiklerle yüklü nanoyapılı lipit taşıyıcılarını hazırlamak için güvenilir ve verimli bir tekniktir. Ultrasonik NLC hazırlamanın başlıca avantajı, organik çözücü, büyük miktarlarda yüzey aktif madde veya katkı bileşikleri gerektirmemesidir. Eriyen lipit yüzey aktif madde çözeltisine eklendiği ve ardından sonikasyona tabi tutulduğu için ultrasonik NLC formülasyonu nispeten basit bir yöntemdir.

Ultrasonik Olarak Yüklenen Nanoyapılı Lipit Taşıyıcıları İçin Örnek Protokoller

Sonikasyon Yoluyla Deksametazon Yüklü NLC’ler
Ultrasonikasyon altında, oftalmik kullanım potansiyeli taşıyan toksik olmayan bir NLC sistemi hazırlandı; bu işlem dar bir boyut dağılımı, yüksek deksametazon hapsetme etkinliği ve iyileştirilmiş penetrasyonla sonuçlandı. NLC sistemleri, Hielscher UP200S sonikatörü kullanılarak ve bileşen olarak Compritol 888 ATO, Miglyol 812N ve Cremophor RH60 ile ultrasonik olarak hazırlandı.
Katı lipit, sıvı lipit ve yüzey aktif madde, ısıtıcılı bir manyetik karıştırıcı kullanılarak 85ºC sıcaklıkta eritildi. Ardından erimiş lipit karışımına deksametazon eklendi ve disperse edildi. Saf su 85ºC sıcaklığa ısıtıldı ve iki faz (%70 genlikte 10 min boyunca) Hielscher UP200S ultrasonik homojenizatörü ile sonikasyona tabi tutuldu. NLC sistemi bir buz banyosunda soğutuldu.
Ultrasonik olarak hazırlanan NLC’ler dar bir boyut dağılımı, yüksek DXM hapsetme etkinliği ve iyileştirilmiş penetrasyon sergiler.
Araştırmacılar, düşük yüzey aktif madde konsantrasyonu ve düşük lipit konsantrasyonu kullanılmasını önerir (örneğin yüzey aktif madde için %2,5 ve toplam lipit için %10); çünkü bu durumda kritik stabilite parametreleri (Z_ave, ZP, PDI) ve ilaç yükleme kapasitesi (EE%) uygun olurken emülgatör konsantrasyonu düşük düzeylerde kalabilir.
(bkz. Kiss et al. 2019)

Sonikasyon Yoluyla Retinil Palmitat Yüklü NLC’ler
Retinoid, kırışıklıklara yönelik dermatolojik tedavilerde yaygın olarak kullanılan bir bileşendir. Retinol ve retinil palmitat, epidermis kalınlığını artırabilen ve kırışıklık karşıtı ajan olarak etkili olan retinoid grubundaki iki bileşiktir.
NLC formülasyonu ultrasonikasyon yöntemi kullanılarak hazırlandı. Formülasyon %7,2 setil palmitat, %4,8 oleik asit, %10 Tween 80, %10 gliserin ve %2 retinil palmitat içeriyordu. Retinil palmitat yüklü NLC’leri üretmek için şu adımlar uygulandı: Erimiş lipit karışımı, 60–70°C sıcaklıkta yüzey aktif madde, yardımcı yüzey aktif madde, gliserin ve deiyonize su ile karıştırılır. Bu karışım, yüksek kesmeli bir karıştırıcı ile 9800rpm hızda 5 min boyunca karıştırılır. Ön emülsiyon oluştuktan sonra, bu ön emülsiyon derhal prob tipi bir ultrasonik homojenizatör kullanılarak 2 min boyunca sonikasyona tabi tutulur. Ardından elde edilen NLC, oda sıcaklığında 24 h boyunca tutuldu. Emülsiyon oda sıcaklığında 24 h boyunca saklandı ve nanopartikül boyutu ölçüldü. NLC formülü 200–300nm aralığında partikül boyutları gösterdi. Elde edilen NLC soluk sarı bir görünüme, 258±15,85 nm globül boyutuna ve 0,31±0,09 polidispersite indeksine sahiptir. Aşağıdaki TEM görüntüsü, ultrasonik olarak hazırlanan retinil palmitat yüklü NLC’leri göstermektedir.
(bkz. Pamudji et al. 2015)

Sonikasyon Yoluyla Zingiber zerumbet Yüklü NLC’ler
Nanoyapılı lipit taşıyıcıları, katı lipit, sıvı lipit ve yüzey aktif madde karışımından oluşur. Suda çözünürlüğü düşük biyoaktif maddeleri uygulamak ve bunların biyoyararlanımını önemli ölçüde artırmak için mükemmel ilaç taşıma sistemleridir.
Zingiber zerumbet yüklü NLC’leri formüle etmek için şu adımlar uygulandı. Homojen, berrak bir lipit fazı elde etmek amacıyla %1 katı lipit, yani gliseril monostearat, ve %4 sıvı lipit, yani saf Hindistan cevizi yağı, karıştırıldı ve 50°C sıcaklıkta eritildi. Ardından sıcaklık sürekli olarak gliseril monostearatın erime sıcaklığının 10°C üzerinde tutulurken lipit fazına %1 Zingiber zerumbet yağı eklendi. Sulu fazın hazırlanması için distile su, Tween 80 ve soya lesitini doğru oranda birbirine karıştırıldı. Ön emülsiyon karışımı oluşturmak için sulu karışım derhal lipit karışımına eklendi. Ardından ön emülsiyon, yüksek kesmeli bir homojenizatör kullanılarak 11.000 rpm hızda 1 min boyunca homojenize edildi. Daha sonra ön emülsiyon, prob tipi bir sonikatör kullanılarak %50 genlikte 20 min boyunca sonikasyona tabi tutuldu. Son olarak NLC dispersiyonu, partikül agregasyonunu önlemek üzere süspansiyonu soğuk banyoda hızla soğutmak amacıyla buzlu su banyosunda oda sıcaklığına (25±1°C) soğutuldu. NLC’ler 4°C sıcaklıkta saklandı.
Zingiber zerumbet yüklü NLC’ler, nanometre cinsinden 80,47±1,33 boyut, 0,188±2,72 stabil polidispersite indeksi ve -38,9±2,11 zeta potansiyeli yükü sergiler. Kapsülleme verimliliği, lipit taşıyıcısının Zingiber zerumbet yağını %80’in üzerinde verimlilikle kapsülleyebildiğini gösterir.
(bkz. Rosli et al. 2015)

Sonikasyon Yoluyla Valsaratan Yüklü NLC’ler
Valsaratan, antihipertansif ilaçta kullanılan bir anjiyotensin II reseptör blokeridir. Valsartan, suda çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle yalnızca yaklaşık %23 gibi düşük bir biyoyararlanıma sahiptir. Ultrasonik eritme-emülsifikasyon yönteminin kullanılması, önemli ölçüde iyileştirilmiş biyoyararlanıma sahip Valsaratan yüklü NLC’lerin hazırlanmasına olanak sağladı.
Basitçe, Val’ın yağlı çözeltisi, lipitin erime noktasının 10°C üzerindeki sıcaklıkta belirli miktarda erimiş lipit materyaliyle karıştırıldı. Belirli ağırlıklarda Tween 80 ve sodyum deoksikolat çözülerek sulu bir yüzey aktif madde çözeltisi hazırlandı. Yüzey aktif madde çözeltisi de aynı sıcaklığa ısıtıldı ve emülsiyon oluşturmak üzere yağlı lipit-ilaç çözeltisiyle 3 min boyunca prob sonikasyonu yoluyla karıştırıldı. Ardından oluşan emülsiyon, 10 min boyunca manyetik karıştırma yoluyla soğutulmuş suda disperse edildi. Oluşan NLC’ler santrifüjleme yoluyla ayrıldı. Süpernatanttan numuneler alındı ve valide edilmiş bir HPLC yöntemi kullanılarak Val konsantrasyonu açısından analiz edildi.
Ultrasonik eritme-emülsifikasyon yöntemi, minimum zorlayıcı koşullarla basitlik ve toksik organik çözücü içermeme dahil olmak üzere çeşitli avantajlara sahiptir. Elde edilen maksimum hapsetme verimliliği %75,04 idi.
(bkz. Albekery et al. 2017)

Paklitaksel, klotrimazol, domperidon, puerarin ve meloksikam gibi diğer aktif bileşikler de ultrasonik teknikler kullanılarak katı lipit nanopartiküllerine ve nanoyapılı lipit taşıyıcılarına başarıyla dahil edildi. (bkz. Bahari and Hamishehkar 2016)

Nano lipit taşıyıcılarının (NLC’lerin) formülasyonu için bir hazırlama yöntemi olarak ultrasonikasyon, soğuk veya sıcak homojenizasyon tekniği olarak kullanılabilir. Ultrasonik homojenizasyon, NLC’lerin stabilitesini ve depolama özelliklerini iyileştiren dar bir partikül boyutu dağılımıyla sonuçlanır.

Ultrasonik Soğuk Homojenizasyon

Nanoyapılı lipit taşıyıcılarını hazırlamak için soğuk homojenizasyon tekniği kullanıldığında, farmakolojik olarak aktif moleküller, yani ilaç, lipit eriyiğinde çözülür ve ardından sıvı azot veya kuru buz kullanılarak hızla soğutulur. Soğutma sırasında lipitler katılaşır. Daha sonra katı lipit kütlesi nanopartikül boyutuna kadar öğütülür. Lipit nanopartikülleri, soğuk bir yüzey aktif madde çözeltisinde disperse edilerek soğuk bir ön süspansiyon elde edilir. Son olarak bu süspansiyon, çoğu zaman ultrasonik bir akış hücresi reaktörü kullanılarak oda sıcaklığında sonikasyona tabi tutulur.
Maddeler yalnızca ilk adımda bir kez ısıtıldığı için ultrasonik soğuk homojenizasyon esas olarak ısıya duyarlı ilaçları formüle etmek için kullanılır. Birçok biyoaktif molekül ve farmasötik bileşik ısı etkisiyle bozunmaya yatkın olduğundan ultrasonik soğuk homojenizasyon yaygın olarak kullanılan bir uygulamadır. Soğuk homojenizasyon tekniğinin bir diğer avantajı, sulu fazdan kaçınılmasıdır; bu, aksi takdirde sıcak homojenizasyon sırasında sıvı lipit fazından su fazına geçebilecek hidrofilik moleküllerin kapsüllenmesini kolaylaştırır.

Ultrasonik Sıcak Homojenizasyon

Sonikasyon sıcak homojenizasyon tekniği olarak kullanıldığında, erimiş lipitler ve aktif bileşik (yani farmakolojik olarak aktif bileşen), ön emülsiyon elde etmek için yoğun karıştırma altında sıcak bir yüzey aktif maddede disperse edilir. Sıcak homojenizasyon işlemi için her iki çözeltinin, yani lipit/ilaç süspansiyonunun ve yüzey aktif maddenin aynı sıcaklığa (katı lipitin erime noktasının yaklaşık 5–10°C üzerine) ısıtılmış olması önemlidir. İkinci adımda ön emülsiyon, sıcaklık korunurken yüksek performanslı sonikasyona tabi tutulur.

Nanoyapılı Lipit Taşıyıcıları İçin Yüksek Performanslı Sonikatörler

Hielscher Ultrasonics şirketinin güçlü ultrasonik sistemleri, katı lipit nanopartikülleri (SLN’ler), nanoyapılı lipit taşıyıcıları (NLC’ler), nanoemülsiyonlar ve nanokapsüller gibi yüksek kaliteli nano ilaç taşıyıcıları üretmek için dünya genelinde farmasötik Ar-Ge ve üretimde kullanılır. Hielscher, müşterilerinin taleplerini karşılamak için kompakt ancak güçlü elde taşınabilir laboratuvar homojenizatöründen ve masaüstü sonikatörlerden, yüksek hacimlerde farmasötik formülasyon üretimine yönelik tamamen endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar sonikatörler sunar. Nanoyapılı lipit taşıyıcısı (NLC) üretiminiz için en uygun kurulumu sağlamak üzere geniş bir ultrasonik sonotrot ve reaktör yelpazesi mevcuttur. Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
Müşterilerimizin İyi Üretim Uygulamalarını (GMP) yerine getirebilmesini ve standartlaştırılmış süreçler oluşturabilmesini sağlamak için tüm dijital sonikatörler; sonikasyon parametresinin hassas ayarlanması, sürekli proses kontrolü ve tüm önemli proses parametrelerinin yerleşik bir SD karta otomatik kaydı için akıllı yazılımla donatılmıştır. Yüksek ürün kalitesi, proses kontrolüne ve sürekli yüksek işleme standartlarına bağlıdır. Hielscher sonikatörleri, prosesinizi izlemenize ve standartlaştırmanıza yardımcı olur!

Hielscher Ultrasonics şirketinin endüstriyel ultrasonik işlemcileri çok yüksek genlikler sunabilir. 200µm’ye kadar genliklerde 24/7 çalışma kolaylıkla kesintisiz sürdürülebilir. Daha da yüksek genlikler için özel olarak uyarlanmış ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir: