Ультразвукова формула наноструктурованих носіїв ліпідних препаратів

Наноструктуровані ліпідні носії (NLC) — це вдосконалена форма нанорозмірних систем доставки ліків, що мають ліпідне ядро та водорозчинну оболонку. NLC мають високу стабільність, захищають активні біомолекули від деградації та забезпечують стійке вивільнення ліків. Ультразвук – це надійна, ефективна та проста методика отримання навантажених наноструктурованих носіїв ліпідів.

Ультразвукове приготування наноструктурованих носіїв ліпідів

Наноструктурні ліпідні носії (NLC) містять твердий ліпід, рідкий ліпід і поверхнево-активну речовину у водному середовищі, що надає їм хороші характеристики розчинності та біодоступності. НЛК широко використовуються для формування стабільних систем носіїв лікарських засобів з високою біодоступністю та стійким вивільненням ліків. NLC мають широкий спектр застосування, починаючи від перорального до парентерального введення, включаючи місцеве/трансдермальне, офтальмологічне (очне) та легеневе введення.
Ультразвукова диспергування та емульгування є надійним та ефективним методом приготування наноструктурованих ліпідних носіїв, насичених активними сполуками. Основна перевага ультразвукового препарату NLC полягає в тому, що він не вимагає органічного розчинника, великої кількості поверхнево-активних речовин або добавок. Ультразвукова формула NLC є відносно простим методом, оскільки плавиться ліпід додається до розчину поверхнево-активної речовини, а потім піддається ультразвуку.

Зразкові протоколи для носіїв ліпідів з ультразвуковим навантаженням на наноструктуру

НЛК, навантажені дексаметазоном, за допомогою УЗД
Нетоксична потенційна офтальмологічна система NLC була підготовлена під ультразвуковим дослідженням, що призвело до вузького розподілу розмірів, високої ефективності захоплення дексаметазоном та покращення проникнення. Системи NLC були підготовлені ультразвуком за допомогою Hielscher UP200S ультразвуковий апарат і Compritol 888 ATO, Miglyol 812N і Cremophor RH60 в якості компонентів.
Тверді ліпіди, рідкі ліпіди та поверхнево-активні речовини розплавляли за допомогою нагрівальної магнітної мішалки при температурі 85ºC. Потім в розплавлену ліпідну суміш додавали дексаметазон і диспергували. Чисту воду нагрівали при температурі 85ºC і проводили ультразвукову обробку двох фаз (з амплітудою 70% протягом 10 хв) за допомогою Hielscher UP200S ультразвуковий гомогенізатор. Система NLC охолоджувалася в крижаній ванні.
Ультразвуково підготовлені NLC демонструють вузький розподіл розмірів, високу ефективність захоплення DXM та покращене проникнення.
Дослідники рекомендують використовувати низьку концентрацію поверхнево-активної речовини та низьку концентрацію ліпідів (наприклад, 2,5% для поверхнево-активної речовини та 10% для загального ліпіду), оскільки тоді критичні параметри стабільності (Z_пр, ZP, PDI) і вантажопідйомність препарату (EE%) підходять, в той час як концентрація емульгатора може залишатися на низьких рівнях.
(пор. Kiss та ін. 2019)

NLC, навантажені ретинілпальмітатом, за допомогою ультразвукового апарату
Ретиноїд є широко використовуваним інгредієнтом у дерматологічній терапії зморшок. Ретинол і ретинілпальмітат - це дві сполуки з групи ретиноїдів, які мають здатність викликати товщину епідермісу та ефективні як засіб проти зморшок.
Рецептура NLC була приготовлена за допомогою методу ультразвуку. Формула містила 7,2% цетилпальмітату, 4,8% олеїнової кислоти, 10% Tween 80, 10% гліцерину та 2% ретинілпальмітату. Для виробництва НЛК, збагачених ретинілпальмітатом, були зроблені наступні кроки: суміш розплавлених ліпідів змішують з поверхнево-активною речовиною, ко-поверхнево-активною речовиною, гліцерином і деіонізованою водою при температурі 60-70 ° C. Цю суміш перемішують міксером з високим зсувом при 9800 об/хв протягом 5 хв. Після утворення попередньої емульсії цю преемульсію негайно проводять ультразвуковим випромінюванням за допомогою ультразвукового гомогенізатора зондового типу протягом 2 хв. Потім отриманий НЛК витримували при кімнатній температурі протягом 24 год. Емульсію зберігали при кімнатній температурі протягом 24 год і вимірювали розмір наночастинок. Формула NLC показувала розміри частинок в діапазоні 200-300 нм. отриманий NLC має блідо-жовтий вигляд, розмір глобули 258±15,85 нм та індекс полідисперсності 0,31±0,09. На зображенні TEM нижче показані ультразвуково приготовані NLC, навантажені ретинілпальмітатом.
(пор. Памуджі та ін. 2015)

Навантажені NLC Zingiber zerumbet за допомогою Sonication
Наноструктуровані ліпідні носії складаються з суміші твердого ліпіду, рідкого ліпіду та поверхнево-активної речовини. Це відмінні системи доставки ліків для введення біологічно активних речовин з поганою розчинністю у воді та значного підвищення їх біодоступності.
Були зроблені наступні кроки для формулювання NLC, навантажених Zingiber zerumbet. 1% твердого ліпіду, тобто. гліцерилмоностеарат і 4% рідкий ліпід, тобто кокосове масло першого віджиму, змішували і розтоплювали при 50 ° C з метою отримання однорідної, прозорої ліпідної фази. Згодом до ліпідної фази додавали 1% олії Zingiber zerumbet, при цьому температура безперервно підтримувалася на 10 °C вище температури плавлення моностеарату гліцерилу. Для приготування водної фази змішували між собою дистильовану воду, Твін 80 і соєвий лецитин в правильному співвідношенні. Водну суміш відразу ж додавали в ліпідну суміш для утворення попередньої емульсійної суміші. Потім попередню емульсію гомогенізували за допомогою гомогенізатора з високим зсувом при 11 000 об/хв протягом 1 хв. Після цього попередню емульсію проводили ультразвукове дослідження за допомогою ультразвукового апарату зондового типу з амплітудою 50% протягом 20 хв, нарешті, дисперсію NLC охолоджували на водяній бані з льодом до кімнатної температури (25±1°C) з метою гасіння суспензії в холодній ванні для запобігання агрегації частинок. NLC зберігалися при температурі 4°C.
НЛК, навантажені зерумбетом Zingiber, демонструють нанометровий розмір 80,47±1,33, стабільний полідисперсний індекс 0,188±2,72 і дзета-потенційний заряд -38,9±2,11. Ефективність інкапсуляції показує здатність ліпідного переносника інкапсулювати олію Zingiber zerumbet з ефективністю понад 80%.
(пор. Rosli et al. 2015)

NLC, завантажені Valsaratan, через Sonication
Вальсаратан є блокатором рецепторів ангіотензину II, що застосовується в антигіпертензивних препаратах. Валсартан має низьку біодоступність – близько 23 % лише через його погану розчинність у воді. Використання ультразвукового методу емульгування розплаву дозволило отримати НЛК, завантажені Вальсаратаном, зі значно покращеною біодоступністю.
Простіше кажучи, масляний розчин Val змішували з певною кількістю розплавленого ліпідного матеріалу при температурі 10 ° C вище температури плавлення ліпідів. Водний розчин поверхнево-активної речовини готували шляхом розчинення певних ваг Tween 80 і дезоксихолату натрію. Розчин поверхнево-активної речовини додатково нагрівали до того ж температурного градуса і змішували з маслянистим розчином ліпідного препарату методом зондового удвижка протягом 3 хв до утворення емульсії. Потім утворену емульсію диспергували в охолодженій воді шляхом магнітного перемішування протягом 10 хв. Утворені НЛК були розділені центрифугуванням. Зразки з супернатанту були взяті та проаналізовані на концентрацію Val за допомогою валідованого методу ВЕРХ.
Ультразвуковий метод емульгування розплаву має ряд переваг, серед яких простота з мінімальним стресовим станом і позбавлений токсичних органічних розчинників. Максимальна досягнута ефективність захоплення становила 75,04%
(пор. Albekery та ін. 2017)

Інші активні сполуки, такі як паклітаксел, клотримазол, домперидон, пуерарін та мелоксикам, також були успішно включені в твердоліпідні наночастинки та наноструктуровані ліпідні носії за допомогою ультразвукових методів. (пор. Бахарі та Хамішехкар 2016)

Ультразвук як метод підготовки до створення наноліпідних носіїв (НЛК) може бути використаний як метод холодної або гарячої гомогенізації. Ультразвукова гомогенізація призводить до вузького розподілу частинок за розміром, що покращує стабільність і властивості зберігання НЛК.

Ультразвукова холодна гомогенізація

Коли метод холодної гомогенізації використовується для приготування наноструктурованих ліпідних носіїв, фармакологічно активні молекули, тобто лікарський засіб, розчиняються в ліпідному розплаві, а потім швидко охолоджуються за допомогою рідкого азоту або сухого льоду. Під час охолодження ліпіди тверднуть. Потім тверда ліпідна маса має розмір наночастинок подрібнення. Ліпідні наночастинки диспергуються в холодному розчині поверхнево-активної речовини, утворюючи холодну попередню суспензію. Нарешті, цю суспензію ультразвукують, часто за допомогою реактора з ультразвуковими проточними елементами, при кімнатній температурі.
Оскільки на першому етапі речовини нагріваються лише один раз, ультразвукова холодна гомогенізація в основному використовується для створення термочутливих препаратів. Оскільки багато біологічно активних молекул і фармацевтичних сполук схильні до теплової деградації, ультразвукова холодна гомогенізація є широко використовуваним застосуванням. Ще однією перевагою методу холодної гомогенізації є уникнення водної фази, що полегшує інкапсуляцію гідрофільних молекул, які в іншому випадку могли б перетворитися з рідкої ліпідної фази на водну під час гарячої гомогенізації.

Ультразвукова гаряча гомогенізація

Коли ультразвук використовується як метод гарячої гомогенізації, розплавлені ліпіди та активна сполука (тобто фармакологічно активний інгредієнт) диспергуються в гарячій поверхнево-активній речовині при інтенсивному перемішуванні з отриманням попередньої емульсії. Для процесу гарячої гомогенізації важливо, щоб обидва розчини, суспензія ліпідів/ліків і поверхнево-активна речовина були нагріті до однакової температури (приблизно на 5–10 °C вище температури плавлення твердого ліпіду). На другому етапі попередня емульсія потім обробляється високоефективним ультразвуковим дослідженням зі збереженням температури.

Високоефективні ультразвукові апарати для наноструктурованих носіїв ліпідів

Потужні ультразвукові системи Hielscher Ultrasonics використовуються в усьому світі у фармацевтичній промисловості R&D та виробництво для виробництва високоякісних наноносіїв ліків, таких як тверді ліпідні наночастинки (SLN), наноструктуровані ліпідні носії (NLC), наноемульсії та нанокапсули. Щоб задовольнити потреби своїх клієнтів, компанія Hielscher постачає ультразвукові апарати від компактного, але потужного ручного лабораторного гомогенізатора та настільних ультразвукових систем до повністю промислових ультразвукових систем для виробництва великих обсягів фармацевтичних рецептур. Доступний широкий спектр ультразвукових сонотродів і реакторів, щоб забезпечити оптимальну установку для виробництва наноструктурованих ліпідних носіїв (NLC). Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах і в складних умовах.
Для того, щоб наші клієнти могли дотримуватися належної виробничої практики (GMP) і встановлювати стандартизовані процеси, всі цифрові ультразвукові апарати оснащені інтелектуальним програмним забезпеченням для точного налаштування параметра ультразвуку, безперервного контролю процесу та автоматичної реєстрації всіх важливих параметрів процесу на вбудовану SD-карту. Висока якість продукції залежить від управління процесом і постійно високих стандартів обробки. Ультразвукові апарати Hielscher допоможуть вам контролювати та стандартизувати ваш процес!

Hielscher Ultrasonics’ Промислові ультразвукові процесори можуть видавати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах і в складних умовах.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: