إنتاج فيتامين C الليبوسومي بالموجات فوق الصوتية
تُعرف تركيبات الفيتامينات الليبوسومية بارتفاع توافرها الحيوي ومعدل امتصاصها. ويُعد فيتامين C، وهو مضاد للأكسدة، مكملاً شائعاً يُستخدم في المستحضرات الغذائية والدوائية لدعم الجهاز المناعي لجسم الإنسان. وتُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة موثوقة وآمنة لإنتاج ليبوسومات وليبوسومات نانوية عالية الجودة. وتُنتج عملية التغليف بالموجات فوق الصوتية ليبوسومات ذات حمولة عالية من المواد الفعالة، مثل فيتامين C.
فيتامين C الليبوسومي المُنتَج بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية
تتمثل ميزة الفيتامينات الليبوسومية في أنها لا تُعطى بالشكل التقليدي للأقراص أو المساحيق، بل في صورة تركيبة سائلة ذات توافر حيوي أعلى. ويعني ذلك أن الفيتامينات تُغلَّف داخل لب خلايا فوسفوليبيدية كروية تُسمى الليبوسومات. ونظراً إلى أن تركيب الليبوسومات الفوسفوليبيدي يشبه تركيب الأغشية الدهنية لخلايا الإنسان، فإن امتصاصها داخل خلايا الجسم يكون أفضل بدرجة ملحوظة. ولذلك تُستخدم الليبوسومات في التركيبات الطبية والمستحضرات الصيدلانية، والمكملات والمستحضرات الغذائية العلاجية، ومستحضرات التجميل العلاجية ومنتجات التجميل. وتُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة عالية الفعالية لتغليف جزيئات، مثل العوامل العلاجية، داخل الليبوسومات. ويتميز إنتاج الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية بكفاءة احتجاز عالية، مما يعني تغليف نسبة عالية من المكونات الفعالة (مثل فيتامين C) داخل الليبوسومات. وفي الوقت نفسه، تضمن المعالجة بالموجات فوق الصوتية حجماً صغيراً ومتجانساً لليبوسومات يتيح لخلايا الإنسان امتصاصها بسهولة. ولذلك توفر ليبوسومات فيتامين C المُغلَّفة بالموجات فوق الصوتية توافراً حيوياً وفعالية مرتفعين للغاية. وبوجه عام، يتميز تكوين الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية بكفاءة عالية للغاية، ويُنتج ليبوسومات فائقة الجودة!
UIP1000hdT مع مفاعل تدفق زجاجي لإنتاج الليبوسومات
تعليمات خطوة بخطوة لتغليف فيتامين C داخل الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية
فيتامين C الليبوسومي هو شكل لإيصال فيتامين C يُحسّن امتصاصه وتوافره الحيوي. وتُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار طريقة فعالة وموثوقة لإنتاج الليبوسومات.
يوضح البروتوكول التالي الخطوات العامة لإنتاج فيتامين C الليبوسومي باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار:
- امزج مسحوق فيتامين C مع كمية صغيرة من الماء المقطر لتكوين محلول.
- أضف محلول فيتامين C إلى محلول من الفوسفوليبيدات (مثل ليسيثين الصويا) بنسبة حجمية تبلغ 1:10 (فيتامين C:الفوسفوليبيدات).
- ضع المزيج في كأس زجاجي، وأدخل مسبار جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية، مثل UP200Ht المزوَّد بـ S26d14، في المحلول.
- عالج المزيج بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار لمدة 5–10 دقائق، عند إعداد قدرة يبلغ نحو 200W (بتردد 26 kHz). ينبغي تحريك مسبار جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية برفق داخل المحلول أثناء عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية. تجنّب ملامسة المسبار لجدار الكأس (إذ قد تنكسر الكؤوس الزجاجية).
- بعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية، اترك المزيج ساكناً لمدة 10–15 دقيقة للسماح بتكوّن الليبوسومات.
- احفظه في زجاجة من الزجاج الداكن، ويُفضَّل في الثلاجة لضمان الثبات على المدى الطويل.
تجدر الإشارة إلى أن البروتوكول الدقيق قد يختلف بحسب جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية والمواد المستخدمة. كذلك، قد يتأثر ثبات الليبوسومات وجودتها بعوامل مثل pH ودرجة الحرارة ووجود مواد أخرى، لذا من المهم التحكم بعناية في هذه المتغيرات أثناء عملية الإنتاج.
تساعد الليبوسومات المُحضَّرة بالموجات فوق الصوتية على التغلب على قِصَر عمر النصف، وانخفاض نفاذية غشاء الخلية، وضعف التوافر الحيوي الفموي الناجم عن التحلل المعدي والإنزيمي لهذه المركبات النشطة حيوياً. ويحمي التغليف داخل طبقة فوسفوليبيدية مزدوجة المكونات الفعالة من التحلل، ويزيد معدل امتصاصها داخل الخلايا.
جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP200Ht لاحتجاز فيتامين C بكفاءة داخل الليبوسومات.
تكوين الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية
نظراً إلى أن تكوّن الليبوسومات والليبوسومات النانوية لا يحدث بصورة تلقائية، يلزم مصدر للطاقة لتعزيز عملية التغليف. والليبوسومات حويصلات دهنية تتكوّن عند إضافة الفوسفوليبيدات، مثل الليسيثين، إلى الماء، حيث تشكّل بُنى ثنائية الطبقة عند تطبيق طاقة كافية، بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية مثلاً. وتساعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية على ترتيب جزيئات الدهون، بحيث يُحصَل على طور مائي مستقر ديناميكياً حرارياً. ولا تعزز المعالجة بالموجات فوق الصوتية تكوّن الليبوسومات فحسب، بل تُقلّص حجمها أيضاً، مما يؤدي إلى تكوّن ليبوسومات نانوية. ويُعد حجم الليبوسومات عاملاً مهماً فيما يتعلق بالتوافر الحيوي ومعدل الامتصاص، لأن الليبوسومات الأصغر تستطيع اختراق أغشية الخلايا بسهولة أكبر.
تقليص حجم الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية
يُعد التشتيت بالموجات فوق الصوتية طريقة بسيطة وفعالة لتقليص حجم الليبوسومات وإنتاج الليبوسومات النانوية. ولتحضير ليبوسومات أصغر، تُعالَج الحويصلات المُميَّهة بالموجات فوق الصوتية لبضع دقائق باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار داخل مفاعل تُضبط درجة حرارته. وبوصفه طريقة غير حرارية وميكانيكية بحتة، لا يؤدي تقليص الحجم بالموجات فوق الصوتية إلى تحلل الفوسفوليبيدات أو المركبات النشطة حيوياً.
بعد تكوين غشاء دهني ثم إعادة إماهته، تُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية لتعزيز احتجاز المكونات الفعالة داخل الليبوسوم. كما تحقق المعالجة بالموجات فوق الصوتية حجم الليبوسومات المطلوب.
UP400St، مجانس قوي بالموجات فوق الصوتية بقدرة 400 واط، لإنتاج الليبوسومات
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لإنتاج الليبوسومات
تُستخدم أنظمة Hielscher Ultrasonics على نطاق واسع في إنتاج المستحضرات الصيدلانية والمكملات لتحضير ليبوسومات عالية الجودة محمَّلة بالفيتامينات ومضادات الأكسدة والببتيدات والبوليفينولات وغيرها من المركبات النشطة حيوياً. ولتلبية متطلبات عملائها، توفر Hielscher أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية تتراوح من المجانس المخبري المدمج المحمول باليد وأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية المنضدية إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية بالكامل لإنتاج كميات كبيرة من التركيبات الليبوسومية. وتتوفر مجموعة واسعة من السونوترودات والمفاعلات المستخدمة مع الموجات فوق الصوتية لضمان إعداد مثالي لإنتاج الليبوسومات لديكم. وتتيح متانة أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher التشغيل على مدار 24/7 في ظروف العمل الشاق والبيئات ذات المتطلبات الصعبة.
يقدم الجدول أدناه مؤشراً على سعة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
تواصلوا معنا! / اسألونا!
المصادر/المراجع
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): طريقة فعالة قائمة على الليبوسومات لتغليف مضادات الأكسدة. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces، المجلد 136، 2015. 1067–1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. and Wen, J. (2014): تحضير وتحسين وتوصيف الليبوسومات المحمَّلة باللاكتوفيرين البقري والجسيمات الدهنية الصلبة المعدَّلة ببوليمرات محبة للماء باستخدام التصميم العاملي. Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560–575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): تأثير طريقة التحضير والمتغيرات في البنية الداخلية والمورفولوجيا ووجود الليبوسومات في الحويصلات المكعبة من الفيتانتريول وPluronic® F127. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces، المجلد 145، 2016. 845–853.
- Christopher W. Shade (2016): الليبوسومات بوصفها أنظمة إيصال متقدمة للمستحضرات الغذائية العلاجية. Integr Med (Encinitas). 2016 Mar; 15(1): 33–36.
- Domenico Lombardo, Pietro Calandra, Maria Teresa Caccamo, Salvatore Magazù, Mikhail Alekseyevich Kiselev (2019): الثبات الغروي لليبوسومات. AIMS Materials Science, 2019, 6(2): 200–213.
- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): النشاط الحيوي للمركّبات العضوية/غير العضوية المُولَّدة ضوئياً في الأنظمة المستوحاة من الأحياء. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
حقائق جديرة بالمعرفة
فيتامين C
فيتامين C، المعروف أيضاً باسم حمض L-أسكوربيك أو الأسكوربات، هو مضاد للأكسدة قابل للذوبان في الماء، وصيغته الكيميائية C6H8O6. وبوصفه مضاداً للأكسدة، يعمل فيتامين C مانحاً للإلكترونات في تفاعلات إنزيمية وغير إنزيمية متنوعة. علاوة على ذلك، يُعد فيتامين C عاملاً مساعداً في العديد من التفاعلات الإنزيمية التي تنظم وظائف حيوية أساسية، مثل التئام الجروح وتخليق الكولاجين. ويُعد الإسقربوط أشهر أشكال النقص الشديد في فيتامين C الذي يحدث نتيجة اختلال تخليق الكولاجين.
وبوصفه فيتاميناً، يُعد حمض الأسكوربيك ضرورياً لجسم الإنسان، مما يعني أن الجسم لا يستطيع تخليق فيتامين C، بل يجب تناوله مع الغذاء. وتشمل الأطعمة الغنية بفيتامين C الحمضيات والكامو كامو والأسيرولا والكرنب الأجعد وثمار الورد والكشمش الأسود والجوافة، فضلاً عن فواكه وخضروات أخرى.
يوفر النظام الغذائي المتوازن كميات كافية من فيتامين C بسهولة. ومع ذلك، تُستخدم المكملات الغذائية، مثل قطرات الفيتامينات والكبسولات والأقراص والمساحيق والحلوى الهلامية، كثيراً لضمان إمداد كافٍ من الفيتامينات. وتبلغ الكمية اليومية الموصى بتناولها من فيتامين C وفقاً للهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية 110 mg/day للرجال البالغين و95 mg/day للنساء البالغات.
وفي الطب، يُعطى فيتامين C بجرعات عالية تحت إشراف طبي لدعم علاجات السرطان وتقوية الجهاز المناعي. فعلى سبيل المثال، وجدت دراسات أن تناول مكملات فيتامين C بانتظام يقلل مدة نزلات البرد والإنفلونزا وشدتهما.
ما الليبوسوم؟
الليبوسومات حويصلات كروية مجهرية الحجم، يمكن أن يتراوح حجمها من 30nm إلى عدة ميكرومترات. ويُعد التغليف بالموجات فوق الصوتية طريقة موثوقة لتخليق الليبوسومات في ظروف مضبوطة. وتتكون الليبوسومات في الغالب من الفوسفوليبيدات، ولا سيما الفوسفاتيديل كولين، لكنها قد تضم أيضاً مركبات دهنية أخرى، مثل الفوسفاتيديل إيثانولامين المستخلص من البيض.
وبوصفها حويصلات مصنوعة من الفوسفوليبيدات، تعمل الليبوسومات كحاويات مجهرية تُغلّف مركبات نشطة حيوياً، مثل الفيتامينات ومضادات الأكسدة والبوليفينولات والببتيدات والمواد الدوائية (مثل اللقاحات والمركبات الطبية). وتُغلّف الطبقة الفوسفوليبيدية المزدوجة المادة النشطة حيوياً وتنقلها إلى داخل الخلايا. ونظراً إلى أن الطبقات المزدوجة لليبوسومات تتكون من فوسفوليبيدات مشابهة لتلك الموجودة في أغشية الخلايا، تستطيع الليبوسومات عبور أغشية الخلايا بسهولة وإيصال المواد النشطة حيوياً إلى داخلها. وهذا يجعل الليبوسومات حاملاً دوائياً عالي الفعالية، يتمتع بتوافر حيوي ومعدل امتصاص مرتفعين. وتجعل الخصائص مزدوجة الألفة للطبقات الفوسفوليبيدية المزدوجة الليبوسومات قابلة للذوبان في السوائل المائية والقطبية على حد سواء.
تصنع Hielscher Ultrasonics مجانسات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية بأحجام تتراوح من المقاس المخبري إلى المقاس الصناعي.