بهترین روش تولید نانوذرات دارویی، استفاده از التراسونیک است.

در مقالۀ التراسونیک هموژنایزر چیست، در مورد التراسونیک هموژنایزر و کاربردهای آن در صنایع مختلف توضیحاتی ارائه دادیم. همچنین در مقالۀ تولید نانوامولسیون پایدار با استفاده از التراسونیک هموژنایزر، در مورد تولید انواع نانوامولسیون ها نکاتی را مطرح کردیم. در این نوشتار قصد داریم به طور خاص در مورد کاربرد فناوری اولتراسونیک در تولید نانوذرات دارویی صحبت کنیم.

اولتراسونیک‌های نوع پراب نقش حیاتی در تحقیقات و تولیدات دارویی ایفا می‌کنند؛ زیرا تجهیزاتی قدرتمند و کنترل‌شده برای کاهش اندازه ذرات، تخریب دیوارۀ سلول‌ها و همگن‌سازی هستند. دستگاه های اولتراسونیک‌ از امواج فراصوت برای ایجاد کاویتیشن (تشکیل و فروپاشی حباب‌های میکروسکوپیک) استفاده می‌کنند. این پدیده باعث ایجاد نیروهای برشی و امواج ضربه فشاری شدید می‌شود و به طور مؤثر ذرات را خرد یا سلول‌ها را تخریب می‌کند.در زیر، برخی از جنبه‌های کلیدی استفاده از اولتراسونیک‌های نوع پراب در کاربردهای دارویی آورده شده‌اند:

کاهش اندازه ذرات: التراسونیک‌های نوع پراب برای کاهش اندازه ذرات مواد فعال دارویی (APIs) یا ترکیبات دیگر استفاده می‌شوند. اندازه کوچک و یکنواخت ذرات برای افزایش زیست‌فراهمی، نرخ انحلال و کارآیی کلی فرآیندهای داروسازی بسیار حائز اهمیت است.

تخریب سلولی: در تحقیقات زیست داروها، اولتراسونیک‌های نوع پراب برای تخریب سلولی جهت آزاد کردن مؤلفه‌های داخل‌سلولی استفاده می‌شوند. این موضوع به خصوص برای استخراج پروتئین‌ها، آنزیم‌ها و سایر بیومولکول‌ها از سلول‌های میکروبی یا سلول‌های کشت شده پستانداران اهمیت دارد.

 همگن‌سازی: همگن‌سازی در فرآیندهای داروسازی برای اطمینان از توزیع یکنواخت مواد اولیه ضروری است. اولتراسونیک‌های نوع پراب با شکستن کلوخه‌ها و پخش ذرات، به دستیابی به همگنی کمک می‌کنند.

نانو‌امولسیون و تشکیل لیپوزوم: سونیکیشن برای ایجاد نانو‌امولسیون‌ها و لیپوزوم‌های پایدار در فرمولاسیون‌های دارویی جهت ایجاد سیستم‌های انتقال دارو در مقیاس نانو برای افزایش حلالیت و قابلیت جذب به‌کار می‌روند.

کنترل کیفیت و بهینه‌سازی فرآیند: سونیکیشن یک ابزار ارزشمند برای کنترل کیفیت در تولید دارو است. التراسونیک هموژنایزر به بهینه‌سازی فرآیندها برای اطمینان از توزیع یکنواخت اندازه ذرات و همگنی کمک می‌کند و به تکرارپذیری بچ‌های تولیدی کمک می‌کند.

فرآیند فرمولاسیون و توسعه دارو: در طول فرآیند فرمولاسیون و توسعه دارو، اولتراسونیک‌های نوع پراب برای تهیه سوسپانسیون‌ها، امولسیون‌ها یا دیسپرس‌های پایدار به‌کار می‌روند. این موضوع برای طراحی محصولات دارویی با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی موردنظر حیاتی است.

نانومواد در داروها:

التراسونیک هموژنایزر نقش کلیدی در تهیه، فرآوری، آماده‌سازی و کاربردی‌سازی نانومواد در تحقیقات و تولیدات دارویی دارند. تأثیرات شدید التراسوند با توان بالا، از جمله کاویتیشن صوتی، به کلوخه‌زدایی، پخش ذرات و تشکیل نانوامولسیون کمک می‌کند. سونیکاتورهای آواپرداز با  کارایی بالا یک راهکار قابل اعتماد و کارآمد برای استانداردهای دارویی فراهم می‌کنند، اطمینان از تولید ایمن و امکان صنعتی‌سازی با کمترین تغییرات از مزیت های دستگاه ماست.

فرآوری نانومواد:

نانومواد، به ویژه نانوذرات، در زمینه تحویل دارو در داروسازی انقلابی ایجاد کرده‌اند و یک روش ثابت برای تزریق مواد فعّال به صورت خوراکی یا تزریقی فراهم می‌آورند. با استفاده از این فناوری، کارآمدی در دوزدهی و تحویل داروها افزایش می‌یابد و راه‌های نوینی برای درمان‌های پزشکی به وجود می‌آید. توانایی ارسال داروها، حرارت یا سایر مواد فعّال به صورت مستقیم به سلول‌های خاص، به خصوص سلول‌های بیمار، یک پیشرفت قابل توجه است.

در درمان سرطان، داروهای نانوفرموله نتایج قابل قبولی را نشان داده‌اند. از مزیت ذرات نانو برای ارسال دز‌های بالای دارو به‌صورت مستقیم به سلول‌های تومور، حداکثر کردن اثر درمانی و کمینه‌سازی اثرات جانبی بر دیگر اعضا است. اندازه نانومتری این ذرات امکان عبور از دیواره‌ها و غشاهای سلولی را فراهم کرده و مواد فعّال را درست در سلول‌های هدف آزاد می‌کند.

پردازش نانومواد، که به عنوان ذراتی با ابعاد کمتر از 100 نانومتر تعریف می‌شوند، چالش‌هایی به همراه دارد که تلاش بیشتری می طلبد. کاویتیشن التراسونیک به عنوان یک تکنولوژی خوب برای کلوخه زدایی و پخش نانوموادها به شمار می‌آید. نانوتیوب‌های کربنی (CNT)، به خصوص نانوتیوب‌های کربنی چندلایه (MWCNT) و نانوتیوب‌های کربنی تک لایه (SWCNT)، خواص منحصر به فردی را نشان می‌دهند که یک حجم داخلی بزرگ برای کپسوله‌کردن مولکول‌های دارو و سطوح مجزا برای عملیاتی‌سازی ارائه می‌دهند.

تولید SWCNTs به وسیله سونوشیمی. پودر سیلیکا در یک محلول مخلوط فروسن-زایلن به مدت 20 دقیقه در دمای اتاق و تحت فشار محیط سونیکیت شده است. امواج التراسونیک باعث ایجاد SWCNTS با خلوص بالا در سطح پودر سیلیکا می‌شود. (Jeong et al. 2004)

نانوتیوب‌های کربن عملیاتی‌سازی شده (f-CNTs) نقش حیاتی در افزایش حلالیت دارند که امکان هدفگیری موثر تومور و جلوگیری از سمیت سلولی ایفا می‌کنند. تکنیک‌های التراسونیک فرآیند تولید و عملیاتی‌سازی این مواد را همانند تولید نانوتیوب‌های کربنی تک لایه با خلوص بالا تسهیل می‌کنند. علاوه بر این، نانوتیوب‌های کربن عملیاتی‌سازی شده می‌توانند به عنوان سیستم‌های تحویل واکسن عمل کنند می توان آنتی‌ژن‌ها را به نانوتیوبهای کربن متصل کرده و پاسخ آنتی‌بادی خاصی را ایجاد نمود.

 نانوذرات سرامیکی حاصل از سیلیکا، تیتانیا یا آلومینا دارای سطوح متخلخل و ایده‌آل برای حامل‌های دارو هستند. سنتز و رسوب نانوذرات با استفاده از سونوشیمی، رویکردی از پایین به بالا برای تهیه ترکیبات نانوسایز فراهم می‌کند. این فرآیند انتقال جرم را بهبود می‌بخشد، منجر به اندازه ذرات کوچکتر و یکنواخت‌تر می‌شود.

سنتز و ته نشینی نانوذرات:

التراسونیک هموژنایزر نقش حیاتی در فعال‌سازی نانوذرات ایفا می‌کند. این تکنیک به بهترین نحو لایه‌های مرزی دور ذرات را شکسته و به گروه‌های فعال جدید اجازه می‌دهد تا به سطح ذرات برسند. به عنوان مثال، فعال‌سازی ذرات کربن نانوتیوبهای تک‌دیواره (SWCNTs) با فرگمان PL-PEG توسط امواج التراسونیک،  بازدارنده دریافت سلول غیر هدف و در عین حال افزایندۀ دریافت سلولی خاص برای استفاده در کاربردهای هدفمند می‌شود.

برای به دست آوردن نانوذرات با ویژگی‌ها و عملکردهای خاص، سطح ذرات باید اصلاح شود. انواع مختلف نانوسیستم‌ها مانند نانوذرات پلیمری، لیپوزوم‌ها، دندریمرها، نانوتیوب‌های کربنی، کوانتوم دات‌ها و سایر موارد می‌توانند با موفقیت اصلاح شوند و برای استفاده کارآمد در علوم داروسازی مورد استفاده قرار گیرند.

یک مثال برای عملیاتی سازی ذرات به کمک التراسونیک:

Zeineldin و همکاران (2009) نشان دادند که پخش نانو لوله‌های کربنی تک‌دیواره (SWNTs) توسط التراسونیک با فسفولیپید-پلی‌اتیلن گلیکول (PL-PEG) آن را شکسته و از این راه با توانایی مهار جذب غیر انتخابی توسط سلول‌ها مداخله می‌کند. با این حال، PL-PEG شکسته نشده، جذب سلولی خاص نانو لوله‌های کربنی هدفمند را به دو کلاس متمایز از گیرندگان سلول‌های سرطانی افزایش می دهند. در حضور PL-PEG، استفاده از التراسونیک یک روش معمول برای پخش یا عملیاتی سازی نانو لوله‌های کربنی است. یکپارچگی PEG برای افزایش جذب سلولی خاص نانو لوله‌های کربنی عملکردی شدۀ لیگاند مهم است. از آنجا که شکستگی احتمالی از جمله اثرات التراسونیک است (که به طور معمول برای دیسپرس نانو لوله‌های کربنی تک‌دیواره استفاده می‌شود) ممکن است برای برخی از کاربردهای مانند تحویل دارو نگرانی ایجاد کند.

دیسپرس التراسونیک نانولوله کربنی تک جداره با فسفولیپید- پلی اتیلن گلیکول

ایجاد لیپوزوم با التراسونیک:

یکی دیگر از کاربردهای موفق التراسونیک هموژنایزر، تهیه لیپوزوم‌ها و نانو-لیپوزوم‌ها است. سیستم‌های تحویل دارو و ژن مبتنی بر لیپوزوم نقش مهمی در درمان‌های مختلف ایفا می‌کنند، همچنین در صنایع زیبایی و تغذیه نیز کاربرد فراوانی دارد. لیپوزوم‌ها حامل‌های خوبی هستند، زیرا عوامل فعال حل‌شدن در آب را می‌توان در مرکز آبی لیپوزوم قرار داد یا اگر عامل حل شونده در چربی باشد، در لایه چربی قرار داد. لیپوزوم‌ها با استفاده از التراسونیک تشکیل می‌شوند. مواد اصلی برای تهیه لیپوزوم، مولکول‌های دومحیط-دوست حاصل شده یا مبتنی بر لیپیدهای غشایی بیولوژیکی هستند. برای تشکیل وزیکول کوچک یک لایه (SUV)، پراکندگی لیپید به خوبی  توسط التراسونیک انجام می‌شود. به عنوان مثال با التراسونیک آزمایشگاهی مدت زمان اعمال التراسونیک تقریباً 5 تا 15 دقیقه است. یک روش دیگر برای تولید وزیکول کوچک یک لایه، التراسونیک لیپوزوم‌های حاصل از ویزکول چند لایه‌ای است.

دینو-پیرو و همکاران (2010) گزارش می‌دهند در دمای اتاق، لیپوزوم‌ها با تابش موج صوتی به MLV به دست می‌آیند. آواپرداز انواع مختلفی از دستگاه‌ها، سونوترودها و لوازم جانبی التراسونیک ارائه می‌دهد تا نیازهای انواع فرآیندها را برآورده سازد.

لیپوزوم‌ها به عنوان حامل برای عوامل فعال عمل می‌کنند. التراسونیک یک ابزار موثر برای تهیه و تشکیل لیپوزوم‌ها برای کپسوله کردن عوامل فعال است. علاوه بر این قبل از کپسوله‌کردن، لیپوزوم‌ها به دلیل تعامل بار-بار سرهای قطبی فسفولیپیدها تمایل به تشکیل خوشه‌ دارند (میکوا و همکاران 2008)، که باید باز شوند. به عنوان مثال، ژو و همکاران (2003) تجزیه و پردازش بیوتین پودر در لیپوزوم‌ها با استفاده از التراسونیک را در مقالۀ خود شرح می دهند. زمانی که پودر بیوتین به محلول سوسپانسون افزوده شد، محلول به مدت تقریباً 1 ساعت سونیکیت شد. پس از این فرآیند، بیوتین در لیپوزوم‌ها حبس شد و تشکل لیپوزوم داد.

امولسیون لیپوزومی:

برای افزایش اثرات درمانی مرطوب‌کننده ها، کرم‌ها جوان ساز، لوسیون‌ها، ژل‌ها و سایر فرمولاسیون‌های آرایشی و بهداشتی، امولسیفایرها به دیسپرس‌های لیپوزومی اضافه می‌شوند تا مقادیر بیشتری از لیپیدها را پایدارکنند، اما بررسی‌ها نشان داده‌اند که قابلیت لیپوزوم‌ها به طور کلی محدود است. با اضافه کردن امولسیفایرها، این اثر زودتر ظاهر می‌شود و امولسیفایرهای اضافی باعث ضعیف شدن گذردهی فسفاتیدیل‌کولین می‌شوند. نانوذرات (تشکیل شده از فسفاتیدیل‌کولین و لیپیدها) پاسخ به این مشکل است. این نانوذرات توسط یک قطره روغن که توسط یک تک‌لایه فسفاتیدیل‌کولین پوشانده شده است، ایجاد می‌شوند. استفاده از نانوذرات فرمولاسیون‌هایی را امکان‌پذیر می‌کند که قابلیت جذب لیپیدهای بیشتری را داشته و پایدار باقی می‌ماند، به طوری که امولسیفایرهای اضافی لازم نیست.

تابش موج التراسونیک یک روش اثبات‌شده برای تولید نانوامولسیون‌ها و نانودیسپرس‌ها است. التراسونیک با قدرت بالا، توان مورد نیاز برای پراکندگی قطرات کوچک فاز مایع (فاز پراکنده) در در یک فاز دیگر (فاز پیوسته) را فراهم می‌کند. در منطقه پراکندگی، انفجار حباب‌های کاویتاسیون ایجاد شده توسط التراسونیک، موج‌های شوک فشاری شدید در مایع اطراف ایجاد کرده و منجر به ایجاد جت‌های مایع با سرعت بالا می‌شود. برای جلوگیری از ادغام قطرات تازه تشکیل شده از فاز پراکنده، امولسیفایرها (مواد فعال سطحی، سورفاکتانت‌ها) و پایدارکننده‌ها به امولسیون اضافه می‌شوند. به این دلیل که ادغام قطرات پس از اعمال امواج التراسونیک بر توزیع نهایی اندازه قطره‌ها تأثیر می‌گذارد، از امولسیفایرهای با کارایی بالا به اندازه ای استفاده می‌شود که توزیع نهایی اندازه قطره‌ها با توزیع اندازۀ قطره‌ها پس از سونیکیشن برابر باشد.

پراکندگی‌های لیپوزومی که بر پایه فسفاتیدیل‌کلرین غیراشباع هستند، در مقابل اکسایش پایداری ندارند. پایداری پخش با استفاده از آنتی‌اکسیدان‌ها، مانند ترکیب ویتامین C و E، قابل دستیابی است. ارتن و همکاران (2002) در مطالعه خود درباره فرآوری التراسونیک اسانس شوید در لیپوزوم‌ها نتایج خوبی به دست آوردند. پس از سونیکیشن، ابعاد لیپوزوم‌ها بین 70-150 نانومتر بودند و برای MLV بین 230-475 نانومتر؛ این ارقام پس از 2 ماه تقریباً ثابت بودند، اما پس از 12 ماه به خصوص در پراکندگی SUV (نمودارهای زیر) افزایش یافتند. اندازه‌گیری پایداری در مورد از دست دادن روغن اسانس و توزیع اندازه هم نشان داد که پراکندگی‌های لیپوزومی محتوای روغن فرار را حفظ کردند. این نشان می‌دهد که حبس روغن اسانس در لیپوزوم‌ها پایداری روغن را افزایش داده است.

پایداری دیسپرس MLV و SUV پس از یک سال. فرمولاسیون لیپوزوم در دمای 4 درجه نگه داری شده است.

آواپرداز برترین طراح و تولیدکنندۀ دستگاه های التراسونیک ایرانی با کیفیت و پربازده برای تحقیقات و تولید داروها می‌باشد. دستگاه‌های آزمایشگاهی و صنعتی امکان انتخاب دستگاه اولتراسونیک مناسب برای هر حجم و هر فرآیند را فراهم می‌کنند. به دلیل عملکرد بالا، قابلیت اعتماد، پایداری و کاربری آسان، پردازش التراسونیک یک تکنیک ضروری برای تهیه و انجام فرآیند‌های نانومواد است. همچنین با وجود داشتن قابلیت CIP (تمیزکردن خودکار) و SIP (استریلیزه در محل)، سونیکاتورهای آواپرداز تضمین می‌کنند که تولید به ‌صورت ایمن و کارآمد با استانداردهای داروسازی انجام شود. همه فرآیندهای خاص التراسونیک به راحتی می‌توانند در مقیاس آزمایشگاه یا نیمه صنعتی تست شوند. نتایج این آزمایشات کاملاً قابل تکرار هستند، به طوری که اندازه‌گیری بعدی به طور خطی و بدون نیاز به بررسی‌های بیشتر در زمینه بهینه‌سازی فرآیند انجام شود.

مزیت های التراسونیک هموژنایزر:

ویژگی‌های سونیکاتورهای آواپرداز شامل موارد زیر می‌شود:

• فناوری به‌روز و با کارایی بالا
• قابلیت اطمینان و پایدار
• کنترل فرآیند قابل تنظیم و دقیق
• قابل اجرا به صورت بچ و در خط برای هر حجم
• نرم‌افزار هوشمند با ویژگی‌های هوشمند
• عملکرد آسان و ایمن
• تعمیر و نگهداری ارزان
• CIP (تمیزکردن در محل)

استفاده از اولتراسونیک در سنتز سونوشیمیایی، کلوخه زدایی، پخش، امولسیون‌سازی، عملیاتی‌سازی و فعال‌سازی ذرات، به عنوان یک تکنولوژی نوآورانه و موفق ثابت شده است. در زمینه نانوتکنولوژی، اعمال اولتراسونیک نقش حیاتی در سنتز و فرآیند‌های مرتبط با مواد نانو ایفا می‌کند. علاقه علمی به نانوتکنولوژی منجر به استفاده گسترده از ذرات نانو در حوزه‌های مختلف علمی و صنعتی شده است. صنعت داروسازی با درک پتانسیل بالای این مواد چندکاره، ذرات نانو را در انواع مختلف برنامه‌های کاربردی گنجانده است. این برنامه‌ها شامل موارد زیر است:

• حمل دارو (به عنوان حامل)
• محصولات تشخیصی
•  بسته‌بندی محصولات
•  کشف بیومارکرها

با ما تماس بگیرید!

تیم آواپرداز آمادۀ انجام مشاوره تخصصی در زمینۀ تولید و تجهیز دستگاه های التراسونیک است. ما با تکیه بر دانش فنی و تجربۀ طولانی مدت خود، این اطمینان را به شما می دهیم که در تمامی طول تحقیق و توسعه و رسیدن به تولید در مقیاس صنعتی در کنار شما خواهیم بود. همین الان با ما تماس بگیرید!