Наноінкапсульована інтраназальна вакцина проти S. pneumoniae за допомогою ультразвуку
Перевага вакцин проти S. pneumoniae, інкапсульованих у наночастинки
Mott et al. (2013) визначили ефективність інтраназального введення конструкції вакцини на основі наночастинок полімолочно-гліколевої кислоти розміром 234 ± 87,5nm для забезпечення захисту від експериментальної респіраторної пневмококової інфекції. Наночастинки, що інкапсулюють термічно вбиті Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), затримувалися в легенях протягом 11 днів після назального введення порівняно з порожніми NP. Імунізація за допомогою NP-HKSP забезпечила значний опір проти S. pneumoniae інфекції порівняно з введенням лише HKSP. Підвищений захист корелював зі значним збільшенням антиген-специфічної Th1-асоційованої цитокінової відповіді IFN-c у легеневих лімфоцитах. Це дослідження встановлює ефективність технології на основі NP як неінвазивного та цільового підходу для назально-легеневої імунізації проти легеневих інфекцій.
Протокол ультразвукової підготовки наночастинок
Ультразвуковий лізис
1×106 наночастинок, що інкапсулюють термічно вбиті Streptococcus pneumoniae (NP-HKSP), були лізовані за допомогою ультразвуку в 200µl фосфатно-буферного розчину (PBS), а 70 mg полімолочно-гліколевої кислоти (PLGA) були розчинені в 1 ml етилацетату. Ці два розчини змішували та перемішували на максимальній швидкості протягом 1 хв для утворення первинної емульсії «вода в олії».
Ультразвукова інкапсуляція
Метод подвійної емульсії: Первинну емульсію потім змішували з 3 ml 1 % розчину полівінілового спирту (PVA). Цей розчин обробляли ультразвуком за допомогою ультразвукового процесора UP200H (Hielscher Ultrasonics GmbH, Germany) при 40 % амплітуді протягом 2 хв у безперервному режимі (100% цикл), у чистій скляній флаконі, зануреному в лід для відведення тепла, для підготовки PLGA наночастинок, що інкапсулюють HKSP. Розчин додатково розбавляли до 20ml автоклавованою водою (стерилізованою через фільтр 0,22µ) і перемішували протягом 1 год при кімнатній температурі під помірним вакуумом для випаровування етилацетату. Розчин потім центрифугували для збору NP, і цей процес повторювали двічі для видалення надлишку PVA. Осад наночастинок ресуспендували в 500µl автоклавованої води та ліофілізували. Кінцеві наночастинки зберігали при -20°C до подальшого використання.
Розмір частинок термічно вбитих Streptococcus pneumoniae-інкапсульованих PLGA наночастинок. Розмір частинок водної суспензії наночастинок, виміряний методом динамічного розсіювання світла, показує середній розмір та гауссів розподіл частинок у партії.
Джерело: Mott et al.: Інтраназальне введення вакцини на основі наночастинок підвищує захист проти S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Ультразвуковий гомогенізатор UIP2000hdT (2kW) з безперервно перемішуваним реактором періодичної дії
Ультразвукові процесори для фармацевтичних формуляцій
Hielscher Ultrasonic має багаторічний досвід у розробці, виробництві, розповсюдженні та обслуговуванні високопродуктивних ультразвукових гомогенізаторів для фармацевтичної та харчової промисловості.
Підготовка високоякісних ліпосом, твердо-ліпідних наночастинок, полімерних наночастинок та комплексів циклодекстрину – це процеси, для яких ультразвукові системи Hielscher використовуються з високою надійністю та superior quality output. Ультразвукові гомогенізатори Hielscher дозволяють точно контролювати всі параметри процесу, такі як амплітуда, температура, тиск та енергія ультразвукової обробки. Інтелектуальне програмне забезпечення автоматично протоколює всі параметри ультразвукової обробки (час, дата, амплітуда, чиста енергія, загальна енергія, температура, тиск) на вбудованій SD-картці.
- Високопродуктивна емульсифікація
- Точний контроль розміру частинок та навантаження
- Високе навантаження активних речовин
- Точний контроль параметрів процесу
- Швидкий процес
- Не термічний, точний контроль температури
- Лінійна масштабованість
- Відтворюваність
- Стандартизація процесу / GMP
- Автоклавуємі зонди та реактори
- CIP / SIP
Нижче наведена таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність наших ультразвукових гомогенізаторів:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 1 to 500mL | 10 to 200mL/min | UP100H |
| 10 to 2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 to 20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 to 100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більше | кластер UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Високопотужні ультразвукові гомогенізатори від лабораторного до пілотного та промислового масштабу.
Література / Посилання
- 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.
Факти, які варто знати
Наноструктуровані носії ліків
Нанорозмірні носії ліків, такі як нано-емульсії, ліпосоми, твердо-ліпідні наночастинки, полімерні наночастинки та наноструктуровані ліпідні носії, використовуються для формулювання фармацевтичних препаратів з покращеними функціональними характеристиками, такими як підвищена біодоступність, збільшена біосумісність, цільова доставка, сприятливий період напіврозпаду в крові та дуже низька або відсутня токсичність для здорових тканин. Ультразвукова обробка є надзвичайно ефективним методом формулювання різних форм нанотерапевтичних засобів. Читайте більше про ультразвукові застосування у фармацевтичному виробництві!
Ліпосоми
Ліпосома – це сферична везикула, що має принаймні один ліпідний бішар, який інкапсулює ядро гідрофобних речовин. Як розмір, так і гідрофобний та гідрофільний характер перетворюють ліпосоми на потужні системи доставки ліків, наприклад, ліпосомальний вітамін C. Характеристики ліпосом суттєво залежать від ліпідного складу, поверхневого заряду, розміру та техніки підготовки. Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову підготовку ліпосом!
Нано-емульсії
Нано-емульсії або субмікронні емульсії – це емульсії з розміром крапель між 20-200nm та вузьким розподілом крапель. Нанорозмірні краплі пропонують кілька переваг для перорального введення, а також для місцевого / трансдермального введення фармацевтичних та біоактивних речовин, наприклад, CBD нано-емульсій. Нанорозмірні краплі зі здатністю ефективно розчиняти ліпофільні ліки, а також підвищена швидкість абсорбції роблять нано-емульсії часто використовуваною формою введення для високої біодоступності. Нано-емульговані формуляції також можуть використовуватися для тривалого вивільнення ліпофільних або гідрофільних ліків.
Читайте більше про ультразвукове виробництво нано-емульсій!
Твердо-ліпідні наночастинки
Твердо-ліпідна наночастинка (SLN) – це сферична наночастинка з середнім діаметром від 10 до 1000 нанометрів. Твердо-ліпідні наночастинки мають твердо-ліпідну матрицю ядра, в якій ліпофільні молекули (активні речовини) можуть бути розчинені так, що наночастинка діє як носій ліків. Ліпідне ядро стабілізується емульгатором або поверхнево-активною речовиною. Завдяки застосуванню для парентерального та перорального введення, а також для очної, легеневої та місцевої доставки ліків, твердо-ліпідні наночастинки використовуються для підвищення ефективності лікування та зменшення системних побічних ефектів.
Читайте більше про ультразвуково-асистований синтез твердо-ліпідних наночастинок!
Наноструктуровані ліпідні носії
Так само як і твердо-ліпідні наночастинки (SLN), наноструктуровані ліпідні носії (NLC) є іншою формою ліпідних наночастинок. Наноструктуровані ліпідні носії (NLC) – це модифіковані твердо-ліпідні наночастинки, що складаються зі суміші твердих та рідких ліпідів, і пропонують покращену стабільність та вантажомісткість.
Наноструктуровані ліпідні носії можуть бути підготовлені за допомогою ультразвукового емульсійного методу.
Нанорозмірні кристали
Ультразвукова кристалізація та осадження є надзвичайно потужним способом інкапсуляції речовин з поганою розчинністю у воді в покритий кристал. Zheng et al. (2020) повідомляють про ультразвукову інкапсуляцію куркуміну, біоактивної сполуки з багатьма перевагами для здоров’я, але поганою біодоступністю через низьку розчинність у воді. Дослідницька група розробила формування нанооболонки поліелектроліту шар за шаром (LbL) для інкапсуляції молекул куркуміну. Вони стверджують, що «[u]на відміну від загальноприйнятих методів емульсії, наше LbL інкапсулювання, асистоване ультразвуком, може досягти наночастинок значно меншого розміру. Для куркуміну ми отримали кристалічні наночастинки з середнім розміром 80 nm та ξ-потенціалом +30 mV або -50 mV, що забезпечило стабільність цих нанколоїдів протягом місяців (зберігаються в насиченому розчині ліків). Формування оболонок з двома бішарами біосумісних поліелектролітів дозволило повільне вивільнення ліків протягом ca 20 hours.»
Протокол нуклеації куркуміну: Порошок куркуміну розчиняли в 60 % розчині етанолу / води. Після повного розчинення куркуміну додавали водні полікатіони, полі(аліламіну гідрохлорид), PAH, або біорозкладний сульфат протоміну, (PS). Потім розчин обробляли ультразвуком за допомогою UIP1000, потужного 1kW ультразвукового гомогенізатора від Hielscher Ultrasonic, при 100 ватах на mL розчину. Під час ультразвукової обробки до розчину повільно додавали воду. Через додану воду розчинник стає більш полярним, що знижує розчинність куркуміну. Коли рівноважна концентрація перевищує поріг розчинності ra, досягається пересичення куркуміну, і починається нуклеація кристалів. Під час ультразвукової обробки високої потужності ріст частинок ліків зупиняється на початкових стадіях.
Читайте більше про ультразвукове осадження та кристалізацію нанокристалів!