Startside " Produkter " Laboratoriet "
Inden for farmaceutisk udvikling og klinisk forskning er partikelstørrelsen det afgørende grundlæggende krav til biotilgængeligheden og den terapeutiske effekt af moderne lægemidler. Mens konventionelle mekaniske omrøringssystemer når deres strukturelle grænser ved produktion af nanoemulsioner eller findeling af agglomerater i submikrometerområdet, er Dispergering med ultralyd Resultater i dimensioner, der forbliver mekanisk uopnåelige.
Konventionelle dispergeringsværktøjer som rotor-stator-systemer arbejder med makro-shear-kræfter. Disse er tilstrækkelige til at blande grove suspensioner, men fejler, når det drejer sig om at overvinde grænsefladespændingen mellem ikke-blandbare faser på molekylært niveau. Dispergering med ultralyd udnytter derimod den fysiske kraft i akustisk kavitation.
Dette skaber mikroskopiske vakuumbobler hvert millisekund, som kollapser med det samme. Under denne implosion udløses ekstremt høje lokale tryk og forskydningskræfter, der virker som små chokbølger direkte på partikeloverfladerne. Denne proces bryder selv de mest stabile van der Waals-kræfter op. Inden for medicinsk galenik muliggør dette produktionen af:
Stabile nano-emulsioner:
Ultrafin dråbedistribution til intravenøs anvendelse.
liposom-systemer:
Homogen indkapsling af aktive ingredienser til målrettet transport (drug delivery).
Monodisperse suspensioner:
Undgå sedimentering gennem en partikelstørrelse, der er lille nok til at blive stabiliseret af den brownske bevægelse.
En almindelig misforståelse i laboratoriepraksis er antagelsen om, at høj elektrisk effekt (watt) automatisk fører til bedre dispergeringsresultater. Den afgørende fysiske kontrolvariabel, når man dispergerer med ultralyd, er imidlertid Amplitude.
Amplituden beskriver den faktiske mekaniske afbøjning af sonotrodens spids. Den definerer den intensitet, hvormed lydbølgerne kobles ind i mediet. Den præcise amplitudekontrol af BANDELIN SONOPULS-systemerne er uundværlig for medicinske formuleringer, da kun en konstant amplitude garanterer reproducerbarheden af resultaterne. Udsving i afbøjningen ville føre til forskellige partikelstørrelser inden for en batch - en uacceptabel risiko i produktionen af lægemidler. Kun ved at stabilisere denne parameter kan processen valideres og opfylde de strenge krav til farmaceutisk kvalitetssikring.
Når man dispergerer med ultralyd, spiller mediets viskositet en afgørende rolle for effektiviteten. Viskøse væsker, geler eller stærkt koncentrerede olier dæmper udbredelsen af lydbølgerne massivt. I fysikken betegnes dette som en ændring i akustisk impedans.
Hvis mediets modstand bliver for høj, kan kavitationstærsklen ikke længere overskrides med standardindstillingerne. Professionelle ultralydshomogenisatorer kompenserer for denne effekt med automatisk effektjustering, som holder den forvalgte amplitude stabil, selv mod modstanden i tyktflydende medier. Dette er især vigtigt i produktionen af medicinske salver eller geler, hvor den aktive ingrediens skal fordeles absolut homogent i bæremediet for at sikre ensartet dosering under påføring.
En fysisk bivirkning af det høje energiinput i Dispergering med ultralyd er udvikling af varme. I medicin bruges ofte meget følsomme stoffer som proteiner, lipider eller enzymer, som denatureres ved overophedning og mister deres biologiske effektivitet.
For at minimere denne termiske belastning har BANDELIN-systemerne et sofistikeret pulsstyringssystem. Brugeren kan definere nøjagtige sonikeringsintervaller og pausetider. I pauserne kan varmen ledes væk via særlige kølebeholdere, mens de ultrakorte pulser opretholder den dispergerende effekt. Denne intervalsonikering sikrer, at den mekaniske findeling af partiklerne skrider frem, uden at prøvens samlede temperatur overskrider den kritiske tærskel.
Overførsel af laboratorieresultater til større produktionsmængder (opskalering) er en af de største forhindringer inden for galenik. Ved dispergering med ultralyd muliggøres denne overførsel af de fysiske parametres konsistens. Hvis der er opnået et optimalt resultat i laboratoriet med en bestemt amplitude og energitæthed pr. milliliter, kan denne proces opskaleres lineært ved hjælp af flowceller.
Mediet flyder forbi sonotroden på en kontrolleret måde, hvilket betyder, at hvert volumen får nøjagtig den samme sonikeringsintensitet. Da sonotroderne er fremstillet af biokompatibelt, titaniumstabiliseret materiale (Ti-6Al-4V), er der ingen risiko for materialeslid eller kemiske reaktioner med den aktive ingrediens. Det sikrer, at produkternes medicinske renhed opretholdes gennem hele udviklingsprocessen.
Den Dispergering med ultralyd har etableret sig som en uundværlig nøgleteknologi i moderne medicin. Hvor konventionelle blandingsprocesser ikke kan opnå den nødvendige finhed, tilbyder ultralydsteknologi en kontrolleret, reproducerbar og ikke-destruktiv løsning til partikeloptimering. Kombinationen af præcis amplitudekontrol, intelligent termisk styring og biokompatible materialer sikrer, at komplekse lægemiddelformuleringer ikke kun kan produceres effektivt, men også valideres i henhold til de strengeste GMP-standarder. Akustisk kavitation er derfor det foretrukne værktøj til udvikling af banebrydende lægemidler med den højeste biotilgængelige kvalitet.
Mekaniske omrørere kan ikke opbygge de forskydningskræfter, der kræves i nanometerområdet over et stort område. Ultralyd virker direkte på fasegrænserne gennem kavitation. Dette genererer dråbestørrelser, som er helt afgørende for intravenøs påføring eller transdermal absorption af aktive ingredienser for at muliggøre passage af cellemembraner.
Amplituden regulerer kavitationens intensitet. En for lav amplitude bryder ikke agglomerater helt op, mens en for høj amplitude opvarmer mediet unødigt eller beskadiger sonotroden. Præcis amplitudekontrol garanterer en monodisperse partikelfordeling, som maksimerer den fysiske stabilitet (sedimentationsstabilitet) af den medicinske suspension.
Kun sonotroder fremstillet af højstyrke titaniumlegering (Ti-6Al-4V) anvendes til medicinske formål. Dette materiale er biokompatibelt, kan autoklaveres og er ekstremt modstandsdygtigt over for udskiftning. Der er ingen målbar tilførsel af materiale til opløsningen, hvilket bevarer batchens farmaceutiske integritet.
Proteiner er termolabile og denatureres, når de udsættes for varme. Pulseringen giver mulighed for pauser til varmeafledning via kølekapper, mens de korte, intensive ultralydspulser allerede har opløst partiklerne, før den termiske energi overopheder mediet. Dette muliggør forstyrrelse af celler eller spredning af enzymer, mens den biologiske aktivitet opretholdes.
Ved ekstremt tyktflydende medier (over 1.000 mPas) dæmpes lyden i en sådan grad, at kavitationstærsklen kun overskrides i umiddelbar nærhed af sonotroden. I sådanne tilfælde skal der anvendes særlige flowceller eller øgede amplituder ved dispergering med ultralyd for at fremtvinge en homogen blanding.
Kom i kontakt med os
info@bandelin.com
+49 30 76880-0
Heinrichstraße 3-4, 12207 Berlin
Bandelin Electronic
Vi - en tredjegenerations familievirksomhed i Berlin - har specialiseret os i udvikling, fremstilling og salg af ultralydsapparater, tilsvarende tilbehør og applikationsspecifikke rengørings- og desinfektionsprodukter. En høj grad af vertikal integration, et moderne produktionsanlæg og motiverede medarbejdere kendetegner os og er en garanti for konstant nye kvalitetsprodukter.