Farmatsevtika uchun nanozarrachalarga ultratovush bilan ishlov berish

Zondli sonikatorlar zarrachalar oʻlchamini kichraytirish, hujayralarni parchalash va gomogenizatsiyaga erishishning kuchli va boshqariladigan vositasini taqdim etib, farmatsevtik tadqiqotlar va ishlab chiqarishda muhim rol oʻynaydi. Sonikatorlar kavitatsiya hosil qilish uchun ultratovush toʻlqinlaridan foydalanadi, natijada mikroskopik pufakchalar hosil boʻladi va qulaydi. Bu hodisa kuchli siljish kuchlari va zarba toʻlqinlarini hosil qilib, zarrachalarni samarali maydalaydi yoki hujayralarni parchalaydi.

Farmatsevtik qoʻllanmalarda zondli sonikatorlardan foydalanishning ayrim asosiy jihatlari quyidagilar:

• Zarrachalar oʻlchamini kichraytirish: Zondli sonikatorlar faol farmatsevtik ingredientlar (APIs) yoki boshqa birikmalarning zarracha oʻlchamini kichraytirish uchun qoʻllaniladi. Zarrachalarning kichik va bir xil oʻlchamda boʻlishi farmatsevtik formulalarning biologik oʻzlashtirilishini, erish tezligini va umumiy samaradorligini oshirish uchun juda muhim.
• Hujayralarni parchalash: Biofarmatsevtik tadqiqotlarda zondli sonikatorlar hujayra ichidagi tarkibiy qismlarni ajratib chiqarish uchun hujayralarni parchalashda qoʻllaniladi. Bu, ayniqsa, mikrob hujayralari yoki oʻstirilgan sutemizuvchi hujayralaridan oqsillar, fermentlar va boshqa biomolekulalarni ajratib olish uchun muhim.
• Gomogenizatsiya: Farmatsevtik formulalarni gomogenizatsiya qilish ingredientlarning bir tekis taqsimlanishini taʼminlash uchun zarur. Zondli sonikatorlar aglomeratlarni parchalash va tarkibiy qismlarni bir tekis dispersiyalash orqali bir jinslilikka erishishga yordam beradi.
• Nanoemulsiya va liposomalar hosil qilish: Ultratovush bilan ishlov berish farmatsevtik formulalarda barqaror nanoemulsiyalar va liposomalar hosil qilish uchun qoʻllaniladi. Ushbu nanooʻlchamli yetkazib berish tizimlari eruvchanlik va biologik oʻzlashtirilishni oshirish maqsadida dori moddalarini yetkazib berishda qoʻllaniladi.
• Sifat nazorati va jarayonni optimallashtirish: Ultratovush bilan ishlov berish farmatsevtik ishlab chiqarishda sifat nazorati uchun qimmatli vositadir. U zarrachalar oʻlchami taqsimoti va bir jinslilikning izchilligini taʼminlab, jarayonlarni optimallashtirishga yordam beradi hamda partiyadan partiyaga natijalarning takrorlanuvchanligiga hissa qoʻshadi.
• Dori formulasini yaratish va ishlab chiqish: Dori formulasini yaratish va ishlab chiqish davomida zondli sonikatorlar barqaror suspenziyalar, emulsiyalar yoki dispersiyalar tayyorlash uchun qoʻllaniladi. Bu kerakli fizik va kimyoviy xossalarga ega farmatsevtik mahsulotlarni loyihalash uchun juda muhim.

Farmatsevtikadagi nanomateriallar

Ultratovush texnologiyalari farmatsevtik tadqiqotlar va ishlab chiqarishda nanomateriallarni tayyorlash, qayta ishlash va funksionallashtirishda hal qiluvchi rol oʻynaydi. Yuqori quvvatli ultratovushning kuchli taʼsirlari, jumladan akustik kavitatsiya, aglomeratlarni parchalash, zarrachalarni dispersiyalash va nanotomchilarni emulsiyalashga yordam beradi. Hielscher yuqori samarali sonikatorlari farmatsevtik standartlarga mos ishonchli va samarali yechimni taqdim etib, xavfsiz ishlab chiqarishni taʼminlaydi va qoʻshimcha optimallashtirish harakatlarisiz ishlab chiqarish koʻlamini kengaytirishni osonlashtiradi.

Nanomateriallarni qayta ishlash

Nanomateriallar, ayniqsa nanozarrachalar, faol moddalarni ogʻiz orqali yoki inyeksiya yordamida yuborishning tasdiqlangan usulini taqdim etib, farmatsevtikada dori moddalarini yetkazib berishda tub oʻzgarish yasadi. Ushbu texnologiya dorilarni dozalash va yetkazib berish samaradorligini oshirib, tibbiy davolash uchun yangi yoʻllarni ochadi. Dorilar, issiqlik yoki boshqa faol moddalarni bevosita muayyan hujayralarga, ayniqsa kasallangan hujayralarga yetkazib berish imkoniyati sezilarli yutuq hisoblanadi.

Saratonni davolashda nanoformulali dorilar istiqbolli natijalarni koʻrsatdi: nanooʻlchamli zarrachalarning afzalligidan foydalanib, yuqori dori dozalarini bevosita oʻsma hujayralariga yetkazib beradi, davolash taʼsirini maksimal darajada oshiradi va boshqa aʼzolarga nojoʻya taʼsirlarni minimal darajaga tushiradi. Nanooʻlcham bu zarrachalarning hujayra devorlari va membranalaridan oʻtib, faol moddalarni aynan nishon hujayralarda ajratib chiqarishiga imkon beradi.

Oʻlchamlari 100nm dan kichik zarrachalar sifatida taʼriflanadigan nanomateriallarni qayta ishlash koʻproq saʼy-harakat talab qiladigan qiyinchiliklarni tugʻdiradi. Ultratovush kavitatsiyasi nanomateriallarni deaglomeratsiya qilish va dispersiyalash uchun yaxshi yoʻlga qoʻyilgan texnologiya hisoblanadi. Uglerod nanonaychalari (CNTs), ayniqsa koʻp devorli uglerod nanonaychalari (MWCNTs) va bir devorli uglerod nanonaychalari (SWCNTs), oʻziga xos xossalarga ega boʻlib, dori molekulalarini kapsulalash uchun katta ichki hajm va funksionallashtirish uchun oʻziga xos sirtlarni taqdim etadi.
 

SWCNTs ni sonokimyoviy usulda ishlab chiqarish. Ferrosen–ksilol aralashmasi eritmasidagi silika kukuniga xona haroratida va atrof-muhit bosimida 20 min. davomida ultratovush bilan ishlov berilgan. Ultratovush bilan ishlov berish silika kukuni sirtida yuqori tozalikdagi SWCNTS ni hosil qiladi. (Jeong et al. 2004)

Funksionallashtirilgan uglerod nanonaychalari (f-CNTs) eruvchanlikni oshirish, oʻsmalarni samarali nishonga olish va sitotoksiklikdan saqlanishda muhim rol oʻynaydi. Ultratovush usullari ularni ishlab chiqarish va funksionallashtirishni osonlashtiradi; yuqori tozalikdagi SWCNTs uchun sonokimyoviy usul bunga misoldir. Bundan tashqari, f-CNTs antigenlarni uglerod nanonaychalariga biriktirib, oʻziga xos antitana javoblarini yuzaga keltirish orqali vaksinalarni yetkazib berish tizimlari sifatida xizmat qilishi mumkin.
Silika, titaniya yoki alyuminadan olingan keramik nanozarrachalar gʻovak sirtlarga ega boʻlib, bu ularni ideal dori tashuvchilariga aylantiradi. Sonokimyodan foydalanadigan nanozarrachalarning ultratovushli sintezi va choʻktirilishi nanooʻlchamli birikmalarni tayyorlashga quyidan yuqoriga yondashuvni taqdim etadi. Jarayon massa almashinuvini kuchaytirib, kichikroq zarracha oʻlchamlari va yuqoriroq bir xillikka olib keladi

Nanozarrachalarning ultratovushli sintezi va choʻktirilishi

Ultratovush bilan ishlov berish nanozarrachalarni funksionallashtirishda juda muhim rol oʻynaydi. Ushbu usul zarrachalar atrofidagi chegara qatlamlarini samarali parchalaydi va yangi funksional guruhlarning zarracha sirtiga yetib borishiga imkon beradi. Masalan, bir devorli uglerod nanonaychalarini (SWCNTs) PL-PEG fragmentlari bilan ultratovush yordamida funksionallashtirish hujayralarning nospetsifik yutishiga xalaqit beradi, shu bilan birga maqsadli qoʻllanmalar uchun hujayralarning spetsifik yutishini ragʻbatlantiradi.

Muayyan xususiyat va funksiyalarga ega nanozarrachalarni olish uchun zarrachalar sirtini oʻzgartirish kerak. Polimer nanozarrachalar, liposomalar, dendrimerlar, uglerod nanonaychalari, kvant nuqtalari va boshqa turli nanotizimlarni farmatsevtikada samarali foydalanish uchun muvaffaqiyatli funksionallashtirish mumkin.

Zarrachalarni ultratovush yordamida funksionallashtirishning amaliy misoli:

SWCNTs ni PL-PEG yordamida ultratovushli funksionallashtirish: Zeineldin et al. (2009) bir devorli uglerod nanonaychalarini (SWNTs) fosfolipid–polietilenglikol (PL-PEG) bilan ultratovush yordamida dispersiyalash PL-PEG ni fragmentlarga parchalashini, shu orqali uning hujayralarning nospetsifik yutishini toʻsish qobiliyatiga xalaqit berishini koʻrsatdi. Biroq fragmentlarga parchalanmagan PL-PEG saraton hujayralari ekspressiya qiladigan retseptorlarning ikkita alohida sinfiga yoʻnaltirilgan SWNTs ning hujayralar tomonidan spetsifik yutilishini ragʻbatlantiradi. PL-PEG ishtirokida ultratovush bilan ishlov berish uglerod nanonaychalarini dispersiyalash yoki funksionallashtirish uchun keng qoʻllaniladigan usuldir va PEG ning yaxlitligi ligandlar bilan funksionallashtirilgan nanonaychalarning hujayralar tomonidan spetsifik yutilishini ragʻbatlantirish uchun muhimdir. SWNTs ni dispersiyalashda keng qoʻllaniladigan ultratovush bilan ishlov berish usulining ehtimoliy oqibati fragmentlarga parchalanish boʻlgani sababli, bu dori moddalarini yetkazib berish kabi ayrim qoʻllanmalar uchun xavotir tugʻdirishi mumkin.
 

SWCNTs ni PL-PEG bilan ultratovush yordamida dispersiyalash (Zeineldin et al., 2009)

Ultratovush yordamida liposomalar hosil qilish

Ultratovushning yana bir muvaffaqiyatli qoʻllanilishi liposomalar va nanoliposomalarni tayyorlashdir. Liposomalarga asoslangan dori va gen yetkazib berish tizimlari turli davolash usullarida, shuningdek kosmetika va oziqlanishda muhim rol oʻynaydi. Liposomalar yaxshi tashuvchilardir, chunki suvda eruvchan faol moddalarni liposomalarning suvli markaziga yoki modda yogʻda eruvchan boʻlsa, lipid qatlamiga joylashtirish mumkin. Liposomalarni ultratovush yordamida hosil qilish mumkin. Liposomalar tayyorlash uchun asosiy material biologik membrana lipidlaridan olingan yoki ularga asoslangan amfil molekulalardir. Kichik bir qatlamli vezikulalar (SUV) hosil qilish uchun lipid dispersiyasiga yengil ultratovush bilan ishlov beriladi – masalan, qoʻlda ushlab ishlatiladigan UP50H (50W, 30kHz) ultratovush qurilmasi, VialTweeter yoki ultratovushli cup-horn yordamida. Bunday ultratovush bilan ishlov berish davomiyligi taxminan 5 – 15 daqiqani tashkil qiladi. Kichik bir qatlamli vezikulalarni ishlab chiqarishning yana bir usuli koʻp qatlamli vezikula liposomalariga ultratovush bilan ishlov berishdir.
Dinu-Pirvu et al. (2010) xona haroratida MLVs ga ultratovush bilan ishlov berish orqali transferosomalar olinganini maʼlum qiladi.
Hielscher Ultrasonics barcha turdagi jarayonlar talablarini qondirish uchun turli ultratovush qurilmalari, sonotrodlar va aksessuarlarni taklif etadi.
Ultratovush yordamida ajratib olingan va kapsulalangan Aloe vera ekstrakti haqida batafsil oʻqing!

Faol moddalarni ultratovush yordamida liposomalarga kapsulalash

Liposomalar faol moddalar uchun tashuvchi sifatida xizmat qiladi. Ultratovush faol moddalarni qamrab olish uchun liposomalarni tayyorlash va shakllantirishning samarali vositasidir. Kapsulalashdan oldin liposomalar fosfolipidlarning qutbli boshchalaridagi sirt zaryadlarining oʻzaro taʼsiri tufayli klasterlar hosil qilishga moyil boʻladi (Míckova et al. 2008), bundan tashqari, ularni ochish kerak. Misol tariqasida, Zhu et al. (2003) biotin kukunini ultratovush bilan ishlov berish orqali liposomalarga kapsulalashni tasvirlaydi. Biotin kukuni vezikulalar suspenziyasi eritmasiga qoʻshilgach, eritmaga taxminan 1 soat davomida ultratovush bilan ishlov berilgan. Ushbu ishlovdan keyin biotin liposomalar ichiga qamrab olingan.

Liposomal emulsiyalar

Namlantiruvchi yoki qarishga qarshi kremlar, losyonlar, gellar va boshqa kosmesevtik formulalarning oziqlantiruvchi taʼsirini kuchaytirish uchun koʻproq miqdordagi lipidlarni barqarorlashtirish maqsadida liposomal dispersiyalarga emulsifikatorlar qoʻshiladi. Biroq tadqiqotlar liposomalarning imkoniyati odatda cheklanganligini koʻrsatgan. Emulsifikatorlar qoʻshilganda bu taʼsir ertaroq namoyon boʻladi va qoʻshimcha emulsifikatorlar fosfatidilxolinning toʻsiqqa moyilligini zaiflashtiradi. Fosfatidilxolin va lipidlardan tashkil topgan nanozarrachalar ushbu muammoning yechimidir. Bu nanozarrachalar fosfatidilxolinning bir qatlamli qoplamasi bilan qoplangan moy tomchisidan hosil boʻladi. Nanozarrachalardan foydalanish koʻproq lipidlarni yuta oladigan va barqaror qoladigan formulalarni yaratishga imkon beradi, shuning uchun qoʻshimcha emulsifikatorlar kerak boʻlmaydi.
Ultratovush bilan ishlov berish nanoemulsiyalar va nanodispersiyalar ishlab chiqarishning tasdiqlangan usulidir. Yuqori intensivlikdagi ultratovush suyuq fazani (dispers fazani) ikkinchi fazada (uzluksiz fazada) kichik tomchilar shaklida dispersiyalash uchun zarur quvvatni taʼminlaydi. Dispersiyalash zonasida ichkariga qulaydigan kavitatsiya pufakchalari atrofdagi suyuqlikda kuchli zarba toʻlqinlarini yuzaga keltiradi va yuqori tezlikdagi suyuqlik oqimchalarini hosil qiladi. Dispers fazaning yangi hosil boʻlgan tomchilarini qoʻshilib ketishga qarshi barqarorlashtirish uchun emulsiyaga emulsifikatorlar (sirt faol moddalar, surfaktantlar) va stabilizatorlar qoʻshiladi. Parchalanishdan keyin tomchilarning qoʻshilib ketishi yakuniy tomchi oʻlchami taqsimotiga taʼsir qilgani sababli, yakuniy tomchi oʻlchami taqsimotini ultratovushli dispersiyalash zonasida tomchilar parchalangandan darhol keyingi taqsimotga teng darajada saqlash uchun samarali barqarorlashtiruvchi emulsifikatorlar qoʻllaniladi.

Liposomal dispersiyalar

Toʻyinmagan phosphatidylchlorine ga asoslangan liposomal dispersiyalar oksidlanishga qarshi yetarli barqarorlikka ega emas. Dispersiyani antioksidantlar, masalan, C va E vitaminlari kompleksi yordamida barqarorlashtirish mumkin.
Ortan et al. (2002) Anethum graveolens efir moyini liposomalarda ultratovush yordamida tayyorlashga oid tadqiqotida yaxshi natijalarga erishgan. Ultratovush bilan ishlov berilgandan keyin liposomalarning oʻlchami 70–150 nm, MLV uchun esa 230–475 nm oraligʻida boʻlgan; ushbu qiymatlar 2 oydan keyin ham taxminan oʻzgarmagan, biroq 12 oydan keyin, ayniqsa SUV dispersiyasida oshgan (quyidagi gistogrammalarga qarang). Efir moyi yoʻqotilishi va oʻlcham taqsimotiga oid barqarorlik oʻlchovi ham liposomal dispersiyalar uchuvchan moy miqdorini saqlab qolganini koʻrsatgan. Bu efir moyining liposomalar ichiga qamrab olinishi moy barqarorligini oshirganini koʻrsatadi.
 

1 yildan keyin MLV va SUV dispersiyalarining barqarorligi. Liposomal formulalar 4±1 ºC da saqlangan.
(Tadqiqot va grafik: ©Ortan et al., 2009):

 
Liposomalarni ultratovush yordamida tayyorlash haqida batafsil oʻqish uchun shu yerni bosing!

Farmatsevtik tadqiqotlar va ishlab chiqarish uchun yuqori samarali sonikatorlar

Hielscher Ultrasonics farmatsevtik tadqiqotlar va ishlab chiqarish uchun yuqori sifatli, yuqori samarali sonikatorlarning yetakchi yetkazib beruvchisidir. 50 vattdan 16 000 vattgacha boʻlgan qurilmalar har bir hajm va har bir jarayon uchun mos ultratovush protsessorini topishga imkon beradi. Yuqori samaradorlik, ishonchlilik, mustahkamlik va ishlatish qulayligi tufayli ultratovush bilan ishlov berish nanomateriallarni tayyorlash va qayta ishlashning zarur usulidir. CIP (joyida tozalash) va SIP (joyida sterilizatsiya qilish) bilan jihozlangan Hielscher sonikatorlari farmatsevtik standartlarga muvofiq xavfsiz va samarali ishlab chiqarishni kafolatlaydi. Barcha muayyan ultratovush jarayonlarini laboratoriya yoki stol usti miqyosida oson sinab koʻrish mumkin. Ushbu sinovlar natijalari toʻliq takrorlanuvchan boʻlib, keyingi koʻlam kengaytirish chiziqli ravishda amalga oshadi va jarayonni optimallashtirish boʻyicha qoʻshimcha saʼy-harakatlarsiz oson bajarilishi mumkin.

Hielscher sonikatorlari: loyihalash, ishlab chiqarish va maslahat – Germaniyada yaratilgan sifat

Hielscher ultratovush qurilmalari eng yuqori sifat va loyihalash standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va ishlatish qulayligi ultratovush qurilmalarimizni sanoat obyektlariga oson integratsiya qilishga imkon beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari ogʻir sharoitlar va talabchan muhitlarda oson ishlaydi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng ilgʻor texnologiya va foydalanuvchi uchun qulaylikka ega yuqori samarali ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor qaratadi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga muvofiq va UL, CSA hamda RoHs talablariga javob beradi.

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida maʼlumot beradi:

Adabiyotlar/Manbalar

• Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
• Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
• Gielen, B.; Jordens, J.; Thomassen, L.C.J.; Braeken, L.; Van Gerven, T. (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40; 2017.
• Dinu-Pirvu, Cristina; Hlevca, Cristina; Ortan, Alina; Prisada, Razvan (2010): Elastic vesicles as drugs carriers though the skin. In: Farmacia Vol.58, 2/2010. Bucharest.
• Giricz Z., Varga Z.V., Koncsos G., Nagy C.T., Görbe A., Mentzer R.M. Jr, Gottlieb R.A., Ferdinandy P. (2017): Autophagosome formation is required for cardioprotection by chloramphenicol. Life Science Oct 2017. 11-16.
• Jeong, Soo-Hwan; Ko, Ju-Hye; Park, Jing-Bong; Park, Wanjun (2004): A Sonochemical Route to Single-Walled Carbon Nanotubes under Ambient Conditions. In: Journal of American Chemical Society 126/2004; pp. 15982-15983.
• Srinivasan, C. (2005) A ‘SOUND’ method for synthesis of single-walled carbon nanotubes under ambient conditions. In: Current Science, Vol.88, No.1, 2005. pp. 12-13.
• Bordes, C.; Bolzinger, M.-A.; El Achak, M.; Pirot, F.; Arquier, D.; Agusti, G.; Chevalier, Y. (2021): Formulation of Pickering emulsions for the development of surfactant-free sunscreen creams. International Journal of Cosmetic Science 43, 2021. 432-445.
• Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.

 

Ultratovush zarrachalarni sonokimyoviy sintez qilish, deaglomeratsiya qilish, dispersiyalash, emulsiyalash, funksionallashtirish va faollashtirish uchun muvaffaqiyatli qoʻllaniladigan innovatsion texnologiyadir. Ayniqsa nanotexnologiyada ultratovush bilan ishlov berish nanooʻlchamli materiallarni sintez qilish va qayta ishlash uchun zarur usuldir. Nanotexnologiya shunday katta ilmiy qiziqish uygʻotgani sababli, nanooʻlchamli zarrachalar nihoyatda koʻp ilmiy va sanoat sohalarida qoʻllanilmoqda. Farmatsevtika sanoati ham ushbu moslashuvchan va oʻzgaruvchan materialning ulkan salohiyatini kashf etdi. Shu sababli nanozarrachalar farmatsevtika sanoatidagi turli funksional qoʻllanmalarda ishtirok etadi, jumladan:

• dori moddalarini yetkazib berish (tashuvchi)
• diagnostika mahsulotlari
• mahsulotlarni qadoqlash
• biomarkerlarni kashf etish