إنتاج أحماض أوميغا-3 الدهنية الليبوسومية بالموجات فوق الصوتية
الليبوسومات النانوية ناقلات دوائية عالية الفعالية تُستخدم لتعزيز التوافر الحيوي للمركبات النشطة حيويًا، مثل أحماض أوميغا-2 الدهنية والفيتامينات وغيرها من المواد. يُعد التغليف بالموجات فوق الصوتية للمركبات النشطة حيويًا تقنية سريعة وبسيطة لتحضير ليبوسومات نانوية ذات حمولات دوائية مرتفعة. ويعزز التغليف داخل الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية ثبات المركبات وتوافرها الحيوي.
أحماض أوميغا-3 الدهنية الليبوسومية
تؤدي أحماض أوميغا-3 الدهنية، مثل حمض الإيكوسابنتاينويك (EPA) وحمض الدوكوساهكساينويك (DHA)، دورًا حيويًا في سير العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية الضرورية في جسم الإنسان على نحو سليم. ويوجد EPA وDHA أساسًا في أسماك المياه الباردة وكبد سمك القد والمحاريات. ونظرًا إلى أن الجميع لا يتناولون الحصتين الموصى بهما من الأسماك أسبوعيًا، يُستخدم زيت السمك غالبًا في صورة مكملات غذائية. وعلاوة على ذلك، تُستخدم أحماض أوميغا-3 الدهنية، مثل EPA وDHA، بوصفها عوامل علاجية لأمراض القلب والأوعية الدموية وأمراض الدماغ، وكذلك في علاج السرطان. ولتحسين التوافر الحيوي ومعدل الامتصاص، يُعد التغليف داخل الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية تقنية واسعة الاستخدام وناجحة.
تغليف أحماض أوميغا-3 الدهنية داخل الليبوسومات بالموجات فوق الصوتية
يُعد التغليف بالموجات فوق الصوتية تقنية تحضير موثوقة لتكوين ليبوسومات ذات حمولة مرتفعة من المواد الفعالة. ويؤدي الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية إلى تفكيك الطبقات الثنائية للفوسفوليبيدات وإمدادها بالطاقة لتعزيز تجمّع الحويصلات الكروية ذات الألفة المزدوجة للماء والدهون، المعروفة باسم الليبوسومات.
تتيح المعالجة بالموجات فوق الصوتية التحكم في حجم الليبوسومات أثناء عملية التحضير بالموجات فوق الصوتية: إذ يتناقص حجم الليبوسومات مع زيادة طاقة الموجات فوق الصوتية. وتوفر الليبوسومات الأصغر قابلية إتاحة حيوية أعلى، ويمكنها نقل جزيئات الأحماض الدهنية إلى المواقع المستهدفة بمعدل نجاح أعلى، لأن الحجم الأصغر يسهّل النفاذ عبر أغشية الخلايا.
تُعرف الليبوسومات بأنها ناقلات دوائية فعالة يمكن تحميلها بمواد محبة للدهون وأخرى محبة للماء، بفضل البنية ذات الألفة المزدوجة لطبقاتها الثنائية. ومن مزايا الليبوسومات الأخرى إمكانية تعديلها كيميائيًا بإدراج بوليمرات مرتبطة بالدهون في التركيبة، مما يحسن امتصاص الجزيئات المحتجزة في النسيج المستهدف ويطيل مدة إطلاق الدواء، ومن ثم عمره النصفي. كما يحمي التغليف الليبوسومي المركبات النشطة حيويًا من التحلل التأكسدي، وهو عامل مهم للأحماض الدهنية المتعددة اللاتشبع، مثل EPA وDHA، المعرضة للأكسدة.
وجد Hadia et al. (2014) أن تغليف DHA وEPA بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار UP200S حقق كفاءة تغليف فائقة (%EE) بلغت 56.9 ± 5.2% لـDHA و38.6 ± 1.8% لـEPA. وازدادت %EE لـDHA وEPA في الليبوسومات بدرجة ملحوظة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية (قيمة p أقل من 0.05؛ قيم ذات دلالة إحصائية).
ليبوسومات محضرة بالموجات فوق الصوتية ومحمّلة بالحمضين الدهنيين DHA وEPA.
الدراسة والصورة: Hadian et al. 2014
مقارنة الكفاءة: التغليف بالموجات فوق الصوتية مقابل بثق الليبوسومات
عند مقارنة التغليف بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار بالمعالجة في حمام الموجات فوق الصوتية وتقنية البثق، تحقق المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام المسبار تكوينًا أفضل لليبوسومات.
قارن Hadia et al. (2014) بين المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام المسبار (UP200S) والمعالجة في حمام الموجات فوق الصوتية والبثق بوصفها تقنيات لتحضير ليبوسومات زيت السمك المحتوي على أوميغا-3. وكانت الليبوسومات المحضرة بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام المسبار كروية الشكل، وحافظت على سلامة بنيوية عالية. وخلصت الدراسة إلى أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام المسبار لليبوسومات المشكلة مسبقًا تسهّل تحضير ليبوسومات ذات حمولات مرتفعة من DHA وEPA. وباستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية بالمسبار، جرى تغليف حمضي أوميغا-3 الدهنيين DHA وEPA داخل الغشاء الليبوسومي النانوي. ويجعل التغليف أحماض أوميغا-3 الدهنية ذات توافر حيوي مرتفع ويحميها من التحلل التأكسدي.
عوامل مهمة للحصول على ليبوسومات عالية الجودة
بعد تحضير الليبوسومات، يؤدي تثبيت التركيبات الليبوسومية وتخزينها دورًا حاسمًا في الحصول على تركيبة ناقلة مستقرة على المدى الطويل وعالية الفعالية.
تشمل العوامل الحاسمة التي تؤثر في ثبات الليبوسومات قيمة pH ودرجة حرارة التخزين ومواد حاويات التخزين.
بالنسبة إلى التركيبة النهائية، تُعد قيمة pH البالغة نحو 6.5 مثالية، لأن التحلل المائي للدهون ينخفض إلى أدنى معدل له عند pH 6.5.
ونظرًا إلى أن الليبوسومات قد تتأكسد وتفقد حمولتها من المواد المحتجزة، يُوصى بدرجة حرارة تخزين تقارب 2–8 °C. ويجب عدم تعريض الليبوسومات المحمّلة لظروف التجميد والذوبان، لأن الإجهاد الناجم عن التجميد–الذوبان يعزز تسرّب المركبات النشطة حيويًا المغلّفة.
ينبغي اختيار حاويات التخزين وأغطيتها بعناية، لأن الليبوسومات لا تتوافق مع بعض المواد البلاستيكية. ولمنع تحلل الليبوسومات، ينبغي تخزين المعلّقات الليبوسومية القابلة للحقن في أمبولات زجاجية بدلًا من قوارير الحقن المغلقة بسدادات. ويجب اختبار التوافق مع سدادات قوارير الحقن المصنوعة من اللدائن المرنة. ولتجنب الأكسدة الضوئية للمركّبات الدهنية، من المهم جدًا التخزين مع الحماية من الضوء، مثل استخدام زجاجة من الزجاج الداكن والتخزين في مكان مظلم. وبالنسبة إلى التركيبات الليبوسومية المعدة للتسريب، يجب ضمان توافق المعلّقات الليبوسومية مع أنابيب التسريب الوريدي المصنوعة من البلاستيك الاصطناعي. وينبغي تحديد شروط التخزين وتوافق المواد على ملصق التركيبة الليبوسومية. [راجع Kulkarni and Shaw, 2016]
بعد تكوين غشاء دهني وإعادة إماهته لاحقًا، تُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية لتعزيز احتجاز المكونات الفعالة داخل الليبوسوم. كما تحقق المعالجة بالموجات فوق الصوتية الحجم المطلوب لليبوسومات.
أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء للتركيبات الليبوسومية
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher آلات موثوقة تُستخدم في إنتاج المستحضرات الصيدلانية والمكملات لتحضير ليبوسومات عالية الجودة محمّلة بالأحماض الدهنية والفيتامينات ومضادات الأكسدة والببتيدات والبوليفينولات وغيرها من المركبات النشطة حيويًا. 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. ويمكن تحضير التركيبات الليبوسومية بالموجات فوق الصوتية على دفعات أو في عملية مستمرة ضمن خط الإنتاج. وتتوفر مجموعة واسعة من السونوترودات فوق الصوتية (المسابير) وأوعية المفاعلات لضمان تجهيز أمثل لإنتاج الليبوسومات لديكم. وتتيح متانة أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher التشغيل على مدار 24/7 تحت أحمال عمل شاقة وفي بيئات صعبة.
يعطيكم الجدول أدناه مؤشرًا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| من 1 إلى 500mL | من 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| من 10 إلى 2000mL | من 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| من 0.1 إلى 20L | من 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| من 10 إلى 100L | من 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | من 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أعلى | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
اتصلوا بنا! / اسألونا!
الأدبيات / المراجع
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
حقائق جديرة بالمعرفة
ما الليبوسومات؟
الليبوسوم حويصلة كروية تحتوي على طبقة ثنائية دهنية واحدة على الأقل. وتُعرف الليبوسومات بأنها ناقلات دوائية ممتازة، وتُستخدم وسيلةً لإيصال المغذيات والمكملات والأدوية الصيدلانية إلى النسيج المستهدف.
تُصنع الليبوسومات عادةً من الفوسفوليبيدات، وخصوصًا الفوسفاتيديل كولين، لكنها قد تضم أيضًا دهونًا أخرى، مثل الفوسفاتيديل إيثانول أمين المستخلص من البيض، ما دامت متوافقة مع بنية الطبقة الثنائية الدهنية.
يتكون الليبوسوم من لب مائي يحيط به غشاء كاره للماء على هيئة طبقة ثنائية دهنية؛ وتُحتجز المواد المذابة المحبة للماء داخل اللب ولا يمكنها العبور بسهولة عبر الطبقة الثنائية. ويمكن تخزين الجزيئات الكارهة للماء داخل الطبقة الثنائية. ومن ثم يمكن تحميل الليبوسوم بجزيئات كارهة للماء و/أو محبة للماء. ولإيصال الجزيئات إلى موقع مستهدف، يمكن أن تندمج الطبقة الثنائية الدهنية مع طبقات ثنائية أخرى، مثل غشاء الخلية، فتُوصل بذلك المواد المغلّفة داخل الليبوسوم إلى الخلايا.
ونظرًا إلى أن مجرى الدم لدى الثدييات ذو أساس مائي، تنقل الليبوسومات المادة الكارهة للماء بكفاءة عبر الجسم إلى الخلايا المستهدفة. ولذلك تُستخدم الليبوسومات لزيادة التوافر الحيوي للجزيئات غير القابلة للذوبان في الماء، مثل CBD والكركمين والجزيئات الدوائية.
تُحضّر الليبوسومات بنجاح عن طريق الاستحلاب النانوي والتغليف بالموجات فوق الصوتية.
بنية الليبوسوم: لب مائي وطبقة ثنائية من الفوسفوليبيدات ذات رؤوس محبة للماء وذيول كارهة للماء/محبة للدهون.
أحماض أوميغا-3 الدهنية
تُعد أحماض أوميغا-3 (ω-3) وأوميغا-6 (ω-6) الدهنية أحماضًا دهنية متعددة اللاتشبع (PUFAs)، وتسهم في العديد من الوظائف في جسم الإنسان. وتُعرف أحماض أوميغا-3 الدهنية خصوصًا بخصائصها المضادة للالتهاب والمعززة للصحة.
يعمل حمض الإيكوسابنتاينويك، أو EPA (20:5n-3)، بوصفه طليعةً لإيكوسانويدات البروستاغلاندين-3 (الذي يثبط تجمع الصفائح الدموية) والثرومبوكسان-3 واللوكوترين-5، ويؤدي دورًا حاسمًا في صحة القلب والأوعية الدموية والدماغ.
يُعد حمض الدوكوساهكساينويك، أو DHA (22:6n-3)، مكونًا بنيويًا رئيسيًا للجهاز العصبي المركزي لدى الثدييات. وDHA هو حمض أوميغا-3 الدهني الأكثر وفرة في الدماغ والشبكية، ويعتمد كلا العضوين، الدماغ والشبكية، على تناول DHA من الغذاء لكي يؤديا وظائفهما على نحو سليم. ويدعم DHA نطاقًا واسعًا من خصائص أغشية الخلايا والإشارات الخلوية، ولا سيما في المادة الرمادية للدماغ، وكذلك في الأجزاء الخارجية لخلايا المستقبلات الضوئية في الشبكية، الغنية بالأغشية.
المصادر الغذائية لأحماض أوميغا-3 الدهنية
تشمل بعض المصادر الغذائية لـω-3 الأسماك (مثل أسماك المياه الباردة كالسلمون والسردين والماكريل)، وزيت كبد سمك القد، والمحاريات، والكافيار، والطحالب البحرية، وزيت الأعشاب البحرية، وبذور الكتان (بذر الكتان)، وبذور القنب، وبذور الشيا، والجوز.
يتضمن النظام الغذائي الغربي المعتاد عادةً كميات مرتفعة من أحماض أوميغا-6 (ω-6) الدهنية، لأن أغذية مثل الحبوب وزيوت البذور النباتية والدواجن والبيض غنية بدهون أوميغا-6. ومن ناحية أخرى، تُستهلك أحماض أوميغا-3 (ω-3) الدهنية، التي توجد أساسًا في أسماك المياه الباردة، بكميات أقل بكثير، مما يجعل نسبة أوميغا-3:أوميغا-6 غير متوازنة تمامًا في كثير من الأحيان.
لذلك يوصي الأطباء وممارسو الرعاية الصحية غالبًا باستخدام مكملات أوميغا-3 الغذائية.
الأحماض الدهنية الأساسية
الأحماض الدهنية الأساسية (EFAs) هي أحماض دهنية يجب أن يتناولها الإنسان والحيوان من الغذاء، لأن الجسم يحتاج إليها لأداء وظائفه الحيوية على نحو سليم، لكنه لا يستطيع تصنيعها. وبوجه عام، تُعد الأحماض الدهنية الأساسية ومشتقاتها ضرورية للدماغ والجهاز العصبي، إذ تمثل 15%–30% من الوزن الجاف للدماغ. وتُصنّف الأحماض الدهنية الأساسية إلى أحماض دهنية مشبعة وغير مشبعة ومتعددة اللاتشبع. وبالنسبة إلى الإنسان، يُعرف حمضان دهنيان فقط بأنهما أساسيان، وهما حمض ألفا-لينولينيك، وهو حمض دهني من أوميغا-3، وحمض اللينوليك، وهو حمض دهني من أوميغا-6. وهناك بعض الأحماض الدهنية الأخرى التي يمكن تصنيفها بأنها «أساسية بشروط»، أي إنها قد تصبح أساسية في بعض ظروف النمو أو الحالات المرضية؛ ومن أمثلتها حمض الدوكوساهكساينويك، وهو حمض دهني من أوميغا-3، وحمض غاما-لينولينيك، وهو حمض دهني من أوميغا-6.