Bào chế niosome bằng siêu âm

Niosome là các túi có kích thước nano, có thể được sử dụng làm chất mang thuốc (ví dụ: thuốc điều trị ung thư) và các chất có hoạt tính sinh học khác. Nhũ hóa bằng siêu âm là một phương pháp đơn giản và nhanh chóng để bào chế các niosome nhỏ với lượng thuốc được nạp cao.

Túi niosome làm chất mang nano cho các hoạt chất

Niosome là một túi có cấu trúc dựa trên chất hoạt động bề mặt không ion, chủ yếu được hình thành từ chất hoạt động bề mặt không ion kết hợp với cholesterol làm tá dược. Niosome bền hơn trước sự phân hủy hóa học hoặc oxy hóa và có thời gian bảo quản dài so với liposome. Nhờ các chất hoạt động bề mặt được sử dụng để bào chế niosome, chúng có khả năng phân hủy sinh học, tương thích sinh học và không gây đáp ứng miễn dịch. Niosome có hoạt tính thẩm thấu, ổn định về mặt hóa học và có thời gian bảo quản dài hơn so với liposome. Tùy theo kích thước và số lớp màng, có thể sử dụng nhiều phương pháp bào chế khác nhau như xử lý siêu âm, bay hơi pha đảo, hydrat hóa màng mỏng hoặc quy trình nạp thuốc nhờ gradient pH xuyên màng. Bào chế niosome bằng siêu âm là kỹ thuật được ưu tiên để tạo ra các túi đơn lớp có kích thước nhỏ và đồng đều.

Bào chế niosome bằng siêu âm

Để bào chế niosome, cần chuẩn bị nhũ tương dầu trong nước (o/w) từ dung dịch hữu cơ chứa chất hoạt động bề mặt, cholesterol và dung dịch nước chứa hợp chất có hoạt tính sinh học, tức là thuốc. Nhũ hóa bằng siêu âm là kỹ thuật vượt trội để trộn các chất lỏng không hòa lẫn như dầu và nước. Bằng cách tác động lực cắt lên các giọt của cả hai pha và phá vỡ chúng xuống kích thước nano, có thể thu được nhũ tương nano. Sau đó, dung môi hữu cơ được làm bay hơi, tạo ra các niosome mang tác nhân điều trị, phân tán trong pha nước. So với khuấy cơ học, kỹ thuật bào chế niosome bằng siêu âm vượt trội nhờ tạo ra các niosome có kích thước trung bình nhỏ hơn và chỉ số đa phân tán thấp hơn trong một quy trình nhanh chóng. Việc sử dụng các túi nhỏ hơn thường được ưu tiên vì chúng có xu hướng tránh các cơ chế thải trừ của cơ thể tốt hơn các hạt lớn và lưu lại trong máu lâu hơn. (xem Bragagni et al. 2014)
Đọc thêm về xử lý siêu âm để cải thiện các công thức niosome!

Các quy trình bào chế niosome bằng siêu âm

Việc bào chế niosome bằng siêu âm đã được nghiên cứu rộng rãi, do đó có nhiều quy trình sản xuất niosome bằng siêu âm đã được kiểm chứng khoa học.
Dưới đây là phần tổng quan ngắn về một số quy trình bào chế và nạp thuốc vào niosome bằng siêu âm.

Niosome mang dịch chiết Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) đã bào chế dịch chiết thô Withania somnifera thành niosome dùng để bôi ngoài da. Các hợp chất có hoạt tính sinh học được bao gói bằng phương pháp tiêm dung môi. Theo đó, pha hữu cơ và pha nước được khuấy từ liên tục, đồng thời nhiệt độ được duy trì ở 60°C ± 2°C cho đến khi dung môi hữu cơ được loại bỏ bằng bay hơi. Chế phẩm thu được được làm nguội và xử lý siêu âm trên đá bằng thiết bị siêu âm Hielscher UP200ST. Các niosome có kích thước trung bình trong khoảng xấp xỉ 165,9 ± 9,4 và cho thấy hiệu suất bao giữ (EE%) withanolide A cao.

Niosome mang doxorubicin
Các niosome N-palmitoyl glucosamine (Glu) mang doxorubicin, một loại thuốc điều trị ung thư, được bào chế bằng cách lắc hỗn hợp NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), cholesterol (58 mg) và Solulan C24 (54 mg) trong dung dịch doxorubicin (1,5 mg/ml, 2 ml, được pha trong PBS) ở 90°C trong 1 h, sau đó xử lý siêu âm bằng đầu dò trong 10 min (75% mức tối đa).
Các túi palmitoyl glycol chitosan (GCP) được bào chế như đã mô tả trước đây (11) bằng cách xử lý siêu âm bằng đầu dò đối với glycol chitosan (10 mg) và cholesterol (4 mg) trong dung dịch doxorubicin (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

Các phương pháp bào chế niosome thay thế

Các phương pháp bào chế niosome khác như kỹ thuật bay hơi pha đảo hoặc quy trình nạp thuốc nhờ gradient pH xuyên màng đều sử dụng năng lượng siêu âm. Cả hai kỹ thuật chủ yếu được dùng để bào chế các túi đa lớp (MLV). Dưới đây là mô tả ngắn gọn về cả hai kỹ thuật và bước xử lý siêu âm trong các kỹ thuật này.

Xử lý siêu âm trong bào chế niosome bằng phương pháp bay hơi pha đảo

Trong phương pháp bay hơi pha đảo (REV), các thành phần của công thức niosome được hòa tan trong hỗn hợp ether và chloroform rồi thêm vào pha nước chứa thuốc. Nhũ hóa bằng siêu âm được sử dụng để chuyển hỗn hợp thành nhũ tương có kích thước giọt nhỏ. Sau đó, pha hữu cơ được làm bay hơi. Các niosome thu được trong quá trình bay hơi dung môi hữu cơ là các túi đơn lớp có kích thước lớn.

Quy trình nạp thuốc nhờ gradient pH xuyên màng

Đối với quy trình nạp thuốc nhờ gradient pH xuyên màng (môi trường bên trong có tính axit) (với phương pháp nạp từ xa), chất hoạt động bề mặt và cholesterol được hòa tan trong chloroform. Sau đó, dung môi được làm bay hơi dưới chân không để tạo màng mỏng trên thành bình cầu đáy tròn. Màng được hydrat hóa bằng axit citric 300 mM (pH 4,0) bằng cách trộn xoáy huyền phù. Các túi đa lớp được đông lạnh và rã đông ba lần, sau đó được xử lý siêu âm bằng thiết bị siêu âm dạng đầu dò. Dung dịch nước chứa 10 mg/ml thuốc được thêm vào huyền phù niosome này rồi trộn xoáy. Sau đó, pH của mẫu được nâng lên pH 7,0–7,2 bằng dinatri phosphat 1M. Tiếp theo, hỗn hợp được gia nhiệt đến 60°C trong 10 phút. Kỹ thuật này tạo ra các túi đa lớp. (xem Kazi et al. 2010)

Giảm kích thước niosome bằng siêu âm

Niosome thường có kích thước trong khoảng từ 10nm đến 1000nm. Tùy thuộc vào kỹ thuật bào chế, niosome thường có kích thước tương đối lớn và có xu hướng tạo thành các tập hợp. Tuy nhiên, kích thước cụ thể của niosome là một yếu tố quan trọng đối với loại hệ phân phối thuốc được hướng tới. Ví dụ, niosome có kích thước rất nhỏ trong phạm vi nanomet phù hợp nhất cho việc phân phối thuốc toàn thân, trong đó thuốc phải được vận chuyển qua màng tế bào để đến vị trí đích trong tế bào, trong khi niosome lớn hơn được khuyến nghị cho việc phân phối thuốc vào cơ và vào các khoang cơ thể hoặc cho các ứng dụng nhãn khoa. Giảm kích thước niosome bằng siêu âm là một bước phổ biến trong quá trình bào chế niosome có hiệu lực cao. Lực cắt do siêu âm phá vỡ các khối kết tụ và phân tán niosome thành các niosome nano có kích thước đồng đều.

Quy trình – Giảm kích thước LipoNiosomes bằng siêu âm

Naderinezhad et al. (2017) đã bào chế LipoNiosomes có tính tương thích sinh học (sự kết hợp giữa niosome và liposome) chứa Tween 60: cholesterol: DPPC (theo tỷ lệ 55 : 30 : 15 : 3) cùng với 3% DSPE-mPEG. Để giảm kích thước LipoNiosomes đã bào chế, sau khi hydrat hóa, họ xử lý siêu âm huyền phù trong 45 min (bật 15 giây và tắt 10 giây, biên độ 70% ở công suất 100 oát) nhằm giảm thiểu sự kết tụ hạt bằng máy đồng nhất siêu âm UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Đức). Đối với phương pháp gradient pH, các màng CUR, chất hoạt động bề mặt và lipid đã được làm khô được hydrat hóa bằng 1300 mL amoni sulfat (pH 1⁄4 4) ở 63 C trong 47 min. Sau đó, các hạt nano được xử lý siêu âm trên bể nước đá để tạo ra các túi nhỏ.

Thiết bị siêu âm để bào chế niosome

Hielscher Ultrasonic có kinh nghiệm lâu năm trong thiết kế, sản xuất, phân phối và bảo dưỡng máy đồng nhất siêu âm hiệu suất cao cho ngành dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm.
Điều chế niosome, liposome, hạt nano lipid rắn, hạt nano polyme, phức hợp cyclodextrin và các chất mang thuốc có cấu trúc nano khác với chất lượng cao là những quy trình mà máy siêu âm Hielscher thể hiện ưu thế nhờ độ tin cậy cao, công suất đầu ra ổn định và khả năng kiểm soát chính xác. Máy siêu âm Hielscher cho phép kiểm soát chính xác mọi thông số quy trình, như biên độ, nhiệt độ, áp suất và năng lượng siêu âm. Phần mềm thông minh tự động ghi lại mọi thông số xử lý siêu âm (thời gian, ngày, biên độ, năng lượng thuần, tổng năng lượng, nhiệt độ, áp suất) trên thẻ SD tích hợp.
Độ bền của máy siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong môi trường khắc nghiệt.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi: