La Cryo-TEM è preferita perché mantiene la nanoemulsione nel suo stato liquido nativo attraverso un processo di congelamento rapido. A differenza della TEM standard, che richiede disidratazione e colorazione che spesso causano il collasso o la deformazione delle goccioline, la Cryo-TEM preserva la vera morfologia interna e la distribuzione del campione. Ciò consente l'osservazione diretta dei dettagli strutturali, come la cristallizzazione del farmaco e la monodispersità delle goccioline, senza gli artefatti introdotti da danni termici o essiccazione.
Congelando rapidamente i campioni a temperature ultra-basse, la Cryo-TEM aggira i passaggi di preparazione distruttivi della microscopia tradizionale. Offre una visione non filtrata e ad alta risoluzione della vera natura della formulazione, garantendo che i dati riflettano il prodotto effettivo piuttosto che gli artefatti di preparazione.
La sfida dell'imaging della materia soffice
L'artefatto da disidratazione
Le nanoemulsioni sono sistemi liquidi. Per essere visualizzati da una TEM standard, i campioni devono tipicamente essere essiccati per sopravvivere al vuoto del microscopio.
Questo processo rimuove la fase continua, causando spesso il collasso o l'aggregazione delle nanogoccioline soffici.
Il problema della colorazione
La TEM standard impiega frequentemente la colorazione con metalli pesanti per generare contrasto.
Sebbene efficaci per i materiali duri, queste colorazioni possono oscurare i dettagli fini nella materia soffice o indurre modifiche chimiche che alterano l'aspetto superficiale delle goccioline.
Preservare lo stato nativo
Tecnologia di congelamento rapido
La Cryo-TEM utilizza la vetrificazione: congelamento rapido del campione a temperature ultra-basse.
Ciò "blocca" istantaneamente i componenti liquidi in posizione, creando un'istantanea dell'emulsione nel suo ambiente liquido nativo.
Prevenire la deformazione strutturale
Poiché il campione non viene disidratato, le goccioline mantengono la loro forma e volume originali.
Ciò elimina il rischio di danni termici e restringimento che spesso fuorviano i ricercatori che utilizzano metodi tradizionali.
Sbloccare preziose informazioni strutturali
Visualizzazione della morfologia interna
La Cryo-TEM fornisce trasparenza all'interno della gocciolina, non solo al suo contorno.
Ciò consente di verificare la microstruttura fine e identificare potenziali problemi come la cristallizzazione del farmaco che avviene all'interno della fase oleosa.
Conferma della vera monodispersità
È possibile valutare accuratamente la distribuzione delle dimensioni delle particelle e confermare se le goccioline sono sfere uniformi.
Poiché l'arrangiamento spaziale è preservato, è possibile distinguere tra vere nanogoccioline e micelle gonfie, una distinzione spesso persa nei campioni essiccati.
Errori comuni da evitare
Interpretazione errata degli aggregati
Quando si utilizza la TEM standard, le goccioline spesso si aggregano man mano che il solvente evapora.
Non scambiare questi artefatti di essiccazione per un'effettiva aggregazione di particelle nella tua formulazione; farlo può portare a cambiamenti di processo non necessari.
Eccessiva dipendenza dalla forma superficiale
La TEM standard potrebbe mostrarti una forma approssimativamente sferica, ma spesso non riesce a rivelare la complessità interna.
Affidarsi esclusivamente alla TEM standard potrebbe farti perdere separazioni di fase interne o cristallizzazioni che potrebbero influire sulle prestazioni di rilascio del farmaco.
Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo
Se stai caratterizzando nanoemulsioni, la scelta della microscopia determina l'affidabilità dei tuoi dati.
- Se il tuo obiettivo principale è l'ottimizzazione del processo: Utilizza la Cryo-TEM per ottenere un feedback accurato sui rapporti dei tensioattivi e sui processi di agitazione basati sulla vera distribuzione delle dimensioni delle particelle.
- Se il tuo obiettivo principale è l'integrità strutturale: Utilizza la Cryo-TEM per rilevare la cristallizzazione interna del farmaco e distinguere tra diverse strutture colloidali come micelle e goccioline.
- Se il tuo obiettivo principale è la morfologia di base: La TEM standard può fornire una stima approssimativa della forma, ma fai attenzione agli artefatti da disidratazione che distorcono le tue misurazioni delle dimensioni.
La Cryo-TEM trasforma la microscopia da uno strumento di stima approssimativa a una diagnostica precisa per la realtà liquida della tua formulazione.
Tabella riassuntiva:
| Caratteristica | TEM Standard | Cryo-TEM |
|---|---|---|
| Stato del campione | Disidratato (Essiccato) | Vetrificato (Liquido nativo) |
| Integrità strutturale | Le goccioline possono collassare o deformarsi | Forma e volume originali preservati |
| Rischio di artefatti | Alto (Essiccazione e colorazione) | Minimo (Congelamento rapido) |
| Dettaglio interno | Spesso oscurato dalle colorazioni | Alta risoluzione delle fasi interne |
| Ideale per | Materiali duri / Forma approssimativa | Diagnostica precisa della materia soffice |
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Riferimenti
- Omar Sarheed, Markus Drechsler. Formation of stable nanoemulsions by ultrasound-assisted two-step emulsification process for topical drug delivery: Effect of oil phase composition and surfactant concentration and loratadine as ripening inhibitor. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2019.118952
Questo articolo si basa anche su informazioni tecniche da Enokon Base di Conoscenza .
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