Ultrasəslə liposomların hazırlanması

Ultrasəslə istehsal olunan liposomlar çox yüksək daxilolma səmərəliliyi, yüksək yükləmə tutumu və bərabər dərəcədə kiçik sferik ölçülər nümayiş etdirir. Bunun sayəsində ultrasəslə hazırlanmış liposomlar əla biomənimsənilmə təmin edir. Hielscher Ultrasonics əczaçılıq keyfiyyətli liposomların partiya və fasiləsiz rejimdə etibarlı istehsalı üçün ultrasəs cihazları təklif edir.

Ultrasəslə liposom istehsalının üstünlükləri

Ultrasəslə liposomal kapsullaşdırma ultrasəs enerjisindən istifadə etməklə dərmanların və ya digər terapevtik maddələrin liposomların daxilində kapsullaşdırılması üçün tətbiq olunan üsuldur. Liposomal kapsullaşdırmanın digər üsulları ilə müqayisədə ultrasəslə kapsullaşdırmanın onu üstün istehsal üsuluna çevirən bir sıra üstünlükləri var.

• Yüksək yükləmə, yüksək daxilolma səmərəliliyi: Ultrasəslə liposom istehsalı C vitamini, dərman molekulları və s. kimi aktiv maddələrlə yüksək dərəcədə yüklənmiş liposomlar əldə etməyə imkan verməsi ilə tanınır. Eyni zamanda, ultrasəslə emal üsulu yüksək daxilolma səmərəliliyi nümayiş etdirir. Bu o deməkdir ki, aktiv maddənin yüksək faizi ultrasəslə kapsullaşdırılır. Nəticədə, bu xüsusiyyət ultrasəslə emalı liposom istehsalı üçün yüksək səmərəli üsula çevirir.
• Bərabər dərəcədə kiçik liposomlar: Ultrasəslə liposomal kapsullaşdırmanın üstünlüklərindən biri dar ölçü paylanmasına malik, yüksək dərəcədə bircins liposomlar istehsal etmək qabiliyyətidir. Ultrasəs enerjisindən daha böyük liposomları və ya lipid aqreqatlarını daha kiçik, daha bircins liposomlara parçalamaq üçün istifadə oluna bilər. Bu, liposomların ölçü və formasının daha sabit olmasına gətirib çıxarır və hissəciklərin ölçüsünün onların farmakokinetikasına və effektivliyinə təsir edə bildiyi dərman çatdırılması tətbiqləri üçün əhəmiyyətli ola bilər.
• İstənilən molekula tətbiq oluna bilər: Ultrasəslə liposomal kapsullaşdırmanın digər üstünlüyü geniş çeşidli dərmanları və digər terapevtik maddələri kapsullaşdırmaq qabiliyyətidir. Bu üsul həm hidrofil, həm də hidrofob dərmanları kapsullaşdırmaq üçün istifadə oluna bilər; digər üsullarla bunu etmək çətin ola bilər. Bundan əlavə, ultrasəs enerjisindən digər üsullarla kapsullaşdırılmaq üçün həddindən artıq böyük ola bilən makromolekulları və nanohissəcikləri kapsullaşdırmaq üçün istifadə oluna bilər.
• Sürətli və etibarlı: Ultrasəslə liposomal kapsullaşdırma həm də nisbətən sadə və sürətli prosesdir. Bu proses kapsullaşdırılan terapevtik maddələrə zərər verə bilən aqressiv kimyəvi maddələrin və ya yüksək temperaturun istifadəsini tələb etmir.
• Miqyasın artırılması: Bundan əlavə, üsulun miqyası iri həcmli istehsal üçün asanlıqla artırıla bilər və bu, onu dərman çatdırılması tətbiqləri üçün iqtisadi cəhətdən səmərəli seçimə çevirir.

Ümumilikdə, ultrasəslə liposomal kapsullaşdırma dar ölçü paylanmasına malik bircins liposomlar istehsal etmək və geniş çeşidli terapevtik maddələri kapsullaşdırmaq qabiliyyətinə, eləcə də sadəliyinə və miqyasının artırıla bilməsinə görə liposomal kapsullaşdırma üçün üstün üsuldur.

Lipid təbəqəsi əmələ gəldikdən və sonradan rehidratasiya edildikdən sonra aktiv maddələrin liposomun daxilinə daxil olmasını təşviq etmək üçün ultrasəslə emaldan istifadə olunur. Bundan əlavə, ultrasəslə emal arzu olunan liposom ölçüsünü təmin edir.

Əczaçılıq və kosmetika üçün ultrasəslə liposomların hazırlanması

Liposomlar (lipid əsaslı vezikullar), transferosomlar (yüksək deformasiya qabiliyyətli liposomlar), etosomlar (yüksək spirt tərkibli, yüksək deformasiya qabiliyyətli vezikullar) və niosomlar (sintetik vezikullar) aktiv molekulların daxilində kapsullaşdırıla bildiyi sferik daşıyıcılar kimi süni şəkildə hazırlana bilən mikroskopik vezikullardır. Diametri 25 ilə 5000 nm arasında olan bu vezikullar əczaçılıq və kosmetika sənayesində, məsələn, dərmanların oral və ya yerli çatdırılmasında, gen terapiyasında və immunizasiyada tez-tez dərman daşıyıcıları kimi istifadə olunur. Ultrasəslə emal liposomların yüksək səmərəli istehsalı üçün elmi cəhətdən sübut olunmuş üsuldur. Hielscher ultrasəs cihazları aktiv maddələrlə yüksək dərəcədə yüklənmiş və üstün biomənimsənilməyə malik liposomlar istehsal edir.

Liposomlar və liposomal formulasiya

Liposomlar birlamelli, oliqolamelli və ya çoxlamelli vezikulyar sistemlərdir və hüceyrə membranı ilə eyni materialdan (lipid ikiqat təbəqəsindən) ibarətdir. Tərkibinə və ölçüsünə görə liposomlar aşağıdakı kimi fərqləndirilir:

• çoxlamelli vezikullar (MLV, 0,1–10μm)
• kiçik birlamelli vezikullar (SUV, <100 nm)
• böyük birlamelli vezikullar (LUV, 100–500 nm)
• nəhəng birlamelli vezikullar (GUV, ≥1 μm)

Liposomların əsas strukturu fosfolipidlərdən ibarətdir. Fosfolipidlərin hidrofil baş qrupu və uzun karbohidrogen zəncirindən ibarət hidrofob quyruq qrupu var.
Liposom membranının tərkibi dəri baryerinin tərkibinə çox bənzəyir, buna görə də liposomlar insan dərisinə asanlıqla inteqrasiya oluna bilir. Liposomlar dəri ilə birləşdikdə, daxilində saxladıqları maddələri birbaşa təyinat yerinə buraxa bilir və aktiv maddələr orada öz funksiyalarını yerinə yetirə bilir. Beləliklə, liposomlar daxilində saxladıqları əczaçılıq və kosmetik maddələr üçün dərinin nüfuzetmə qabiliyyətini/keçiriciliyini artırır. Kapsullaşdırılmış maddələri olmayan liposomlar, yəni boş vezikullar da dəri üçün güclü aktiv maddələrdir, çünki “phosphatidylcholin” insan orqanizminin özü istehsal edə bilmədiyi iki zəruri komponenti ehtiva edir: linol turşusu və xolin.
Liposomlar əczaçılıq, kosmetik və biokimyəvi məqsədlər üçün dərmanların, peptidlərin, zülalların, “plasmic DNA”nın, antisens oliqonukleotidlərin və ya ribozimlərin biouyğun daşıyıcıları kimi istifadə olunur. Hissəcik ölçüsünün və lipidlərin fiziki parametrlərinin son dərəcə geniş dəyişkənliyi müxtəlif tətbiqlər üçün xüsusi tələblərə uyğun daşıyıcıların yaradılmasına cəlbedici imkanlar verir. (Ulrich 2002)

Ultrasəslə liposomların əmələ gəlməsi

Liposomlar ultrasəsdən istifadə etməklə əmələ gətirilə bilər. Liposomların hazırlanması üçün əsas material bioloji membran lipidlərindən əldə edilən və ya onlara əsaslanan “amphilic” molekullardır. Kiçik birlamelli vezikulların (SUV) əmələ gəlməsi üçün lipid dispersiyası buz vannasında zəif intensivlikli ultrasəslə emal edilir – məsələn, əl tipli UP50H ultrasəs cihazı (50W, 30kHz), VialTweeter və ya CupHorn ultrasəs reaktoru ilə. Belə ultrasəs emalının müddəti təxminən 5 – 15 dəqiqədir. Kiçik birlamelli vezikulların istehsalı üçün digər üsul çoxlamelli vezikul tipli liposomların ultrasəslə emalıdır.
Dinu-Pirvu et al. (2010) MLV-lərin otaq temperaturunda ultrasəslə emalı ilə transferosomların əldə edildiyini bildirir.
Hielscher Ultrasonics müxtəlif ultrasəs cihazları, sonotrodlar və aksesuarlar təklif edir və bunun sayəsində istənilən miqyasda yüksək səmərəli liposomal kapsullaşdırma üçün ən uyğun ultrasəs qurğusunu təmin edə bilir.

Aktiv maddələrin ultrasəslə liposomların daxilində kapsullaşdırılması

Liposomlar vitaminlər, terapevtik molekullar, peptidlər və s. kimi aktiv maddələrin daşıyıcıları kimi fəaliyyət göstərir. Ultrasəs aktiv maddələrin daxil edilməsi üçün liposomların hazırlanması və formalaşdırılmasında effektiv vasitədir. Eyni zamanda, ultrasəslə emal kapsullaşdırma və daxilolma prosesinə kömək edir, beləliklə, aktiv maddələrlə yüksək dərəcədə yüklənmiş liposomlar istehsal olunur. Kapsullaşdırmadan əvvəl liposomlar fosfolipidlərin qütblü baş qruplarının səthindəki yük–yük qarşılıqlı təsiri səbəbindən klasterlər əmələ gətirməyə meyilli olur (bax: Míckova et al. 2008); bundan əlavə, onlar açılmalıdır. Məsələn, Zhu et al. (2003) biotin tozunun ultrasəslə liposomların daxilində kapsullaşdırılmasını təsvir edir. Biotin tozu vezikul suspenziyası məhluluna əlavə edildikdən sonra məhlul ultrasəslə emal edilmişdir. Bu emaldan sonra biotin liposomların daxilində saxlanmışdır.
GLP-1 “peptrides” molekullarının (məsələn, semaglutid) ultrasəslə liposomların daxilində kapsullaşdırılması haqqında daha ətraflı oxuyun!

Ultrasəslə liposomal emulsiyalar

Nəmləndirici və ya yaşlanma əleyhinə kremlərin, losyonların, gellərin və digər kosmesevtik formulasiyaların qulluq təsirini artırmaq üçün liposomal dispersiyalara daha çox miqdarda lipidi sabitləşdirmək məqsədilə emulqatorlar əlavə olunur. Lakin tədqiqatlar liposomların imkanlarının ümumiyyətlə məhdud olduğunu göstərmişdir. Emulqatorların əlavə edilməsi ilə bu təsir daha erkən meydana çıxır və əlavə emulqatorlar fosfatidilxolinin baryerə yaxınlığını zəiflədir. Fosfatidilxolin və lipidlərdən ibarət nanohissəciklər bu problemin həllidir. Bu nanohissəciklər fosfatidilxolinin birqat təbəqəsi ilə örtülmüş yağ damcısından əmələ gəlir. Nanohissəciklərin istifadəsi daha çox lipidi qəbul edə və sabit qala bilən formulasiyalar hazırlamağa imkan verir, buna görə də əlavə emulqatorlara ehtiyac olmur.
Ultrasəslə emal nanoemulsiyaların və nanodispersiyaların istehsalı üçün sübut olunmuş üsuldur. Yüksək intensivlikli ultrasəs maye fazanı (dispers fazanı) ikinci fazada (fasiləsiz fazada) kiçik damcılar şəklində dispersləşdirmək üçün tələb olunan gücü təmin edir. Dispersləşdirmə zonasında içəriyə doğru çökən kavitasiya qabarcıqları ətrafdakı mayedə güclü zərbə dalğaları yaradır və yüksək sürətli maye şırnaqlarının əmələ gəlməsinə səbəb olur. Dispers fazanın yeni əmələ gəlmiş damcılarını koalessensiyaya qarşı sabitləşdirmək üçün emulsiyaya emulqatorlar (səthi aktiv maddələr, surfaktantlar) və stabilizatorlar əlavə olunur. Parçalanmadan sonra damcıların koalessensiyası son damcı ölçüsü paylanmasına təsir etdiyi üçün son damcı ölçüsü paylanmasını ultrasəslə dispersləşdirmə zonasında damcıların parçalanmasından dərhal sonrakı paylanmaya bərabər səviyyədə saxlamaq məqsədilə səmərəli sabitləşdirici emulqatorlardan istifadə olunur.

Ultrasəslə liposomal dispersiyalar

Doymamış “phosphatidylchlorine” əsasında hazırlanmış liposomal dispersiyalar oksidləşməyə qarşı zəif sabitliyə malikdir. Dispersiyanın sabitləşdirilməsi antioksidantlarla, məsələn, C və E vitaminləri kompleksi ilə təmin edilə bilər.
 

Ultrasəslə emaldan istifadə etməklə əks fazalı buxarlandırma üsulu ilə liposomların əmələ gətirilməsi

 
Ortan et al. (2002) Anethum graveolens efir yağının ultrasəslə liposomların daxilində hazırlanmasına dair tədqiqatlarında yaxşı nəticələr əldə etmişdir. Ultrasəslə emaldan sonra liposomların ölçüləri 70–150 nm, MLV üçün isə 230–475 nm arasında olmuşdur; bu qiymətlər 2 aydan sonra da təxminən sabit qalmış, lakin 12 aydan sonra, xüsusilə SUV dispersiyasında artmışdır (aşağıdakı histoqramlara baxın). Efir yağı itkisi və ölçü paylanması ilə bağlı sabitlik ölçmələri də liposomal dispersiyaların uçucu yağın miqdarını saxladığını göstərmişdir. Bu, efir yağının liposomların daxilində saxlanmasının yağın sabitliyini artırdığını göstərir.

Ortan et al. (2009): 1 ildən sonra MLV və SUV dispersiyalarının sabitliyi. Liposomal formulasiyalar 4±1 ºC temperaturda saxlanmışdır.

Hielscher ultrasəs prosessorları kosmetika və əczaçılıq sənayesində tətbiqlər üçün ideal cihazlardır. Hər biri 16.000 vatta qədər gücə malik bir neçə ultrasəs prosessorundan ibarət sistemlər bu laboratoriya tətbiqini fasiləsiz axında və ya partiya şəklində incə dispersləşdirilmiş emulsiyalar əldə etmək üçün səmərəli istehsal üsuluna çevirməyə lazım olan emal imkanını təmin edir – məsələn, dəlikli klapanlar kimi, hazırda mövcud olan ən yaxşı yüksək təzyiqli homogenizatorlarla müqayisə oluna bilən nəticələr əldə edilir. Fasiləsiz emulsiyalaşdırmada bu yüksək səmərəliliklə yanaşı, Hielscher ultrasəs cihazları çox az texniki xidmət tələb edir və onların idarə edilməsi və təmizlənməsi çox asandır. Ultrasəs təmizləmə və yaxalama proseslərinə də kömək edir. Ultrasəs gücü tənzimlənə bilir və konkret məhsullara və emulsiyalaşdırma tələblərinə uyğunlaşdırıla bilər. Qabaqcıl CIP (yerində təmizləmə) və SIP (yerində sterilizasiya) tələblərinə cavab verən xüsusi axın hüceyrəsi reaktorları da mövcuddur.

Liposomlar haqqında tez-tez verilən suallar

Liposomların hansı növləri fərqləndirilir?

Liposomlar ölçülərinə və tərkibindəki ikiqat təbəqələrin sayına əsasən müxtəlif növlərə təsnif edilir. Bu kateqoriyalara aşağıdakılar daxildir:

• Kiçik birlamelli vezikullar (SUV): Bunlar bir lipid ikiqat təbəqəsinə malik ən kiçik liposomlardır.
• Böyük birlamelli vezikullar (LUV): SUV-lərdən daha böyük olan bu vezikullar da bir ikiqat təbəqəyə malikdir.
• Çoxlamelli vezikullar (MLV): Bunlar bir neçə konsentrik ikiqat təbəqədən ibarətdir.
• Çoxvezikullu vezikullar (MVV): Bunlar daha böyük bir vezikulun daxilində yerləşən bir neçə daha kiçik vezikuldan ibarətdir.

 
Digər xüsusi növlərə aşağıdakılar daxildir:

• PEGilləşdirilmiş liposomlar: Sabitliyi və qan dövranında qalma müddətini artırmaq üçün polietilenqlikolla (PEG) modifikasiya edilmiş liposomlar.
• Nanoliposomlar: Adətən dərmanların hədəfli çatdırılması üçün istifadə olunan çox kiçik liposomlar.

Liposomlar hansı vezikul strukturlarına malik ola bilər?

Liposomlar vezikul strukturlarına əsasən əlavə olaraq yeddi əsas növə bölünür:

• Çoxlamelli böyük vezikullar (MLV): Bir neçə ikiqat təbəqədən ibarətdir.
• Oliqolamelli vezikullar (OLV): Az sayda ikiqat təbəqəyə malikdir.
• Kiçik birlamelli vezikullar (SUV): Bir ikiqat təbəqəyə malik ən kiçik vezikullardır.
• Orta ölçülü birlamelli vezikullar (MUV): Bir ikiqat təbəqəyə malik orta ölçülü vezikullardır.
• Böyük birlamelli vezikullar (LUV): Bir ikiqat təbəqəyə malik daha böyük vezikullardır.
• Nəhəng birlamelli vezikullar (GUV): Bir ikiqat təbəqəyə malik çox böyük vezikullardır.
• Çoxvezikullu vezikullar (MVV): Bir böyük vezikulun daxilində yerləşən bir neçə vezikul.

Liposomlarla niosomlar arasındakı fərqlər nələrdir?

Liposomlar və niosomlar əsasən tərkiblərinə görə fərqlənir:
Liposomlar: Neytral və ya yüklü ola bilən ikizəncirli fosfolipidlərdən hazırlanır.
Niosomlar: Yüksüz birzəncirli səthi aktiv maddələrdən və xolesterindən hazırlanır.
Hər iki struktur ikiqat təbəqəli vezikulların yığılmasını təşviq edən ultrasəslə emal vasitəsilə əmələ gəlir.

Liposomun ideal ölçüsü nədir?

Terapevtik maddələrin çatdırılması üçün liposomun ideal diametri nəzəri olaraq 50 ilə 200 nanometr arasındadır. Bu ölçü diapazonu sabitliyi və biomənimsənilməni optimallaşdırır. Vezikulun ölçüsünü arzu olunan səviyyəyə azaltmaq üçün ultrasəslə emaldan geniş istifadə olunur.

Liposomlar hidrofil dərmanları daşıya bilərmi?

Bəli, liposomlar hidrofil dərmanları daşıya bilər. Onlar həm hidrofob, həm də hidrofil maddələri kapsullaşdırmaq qabiliyyətlərinə görə biotibbi tətbiqlərdə qiymətləndirilir. Bundan əlavə, yüksək biouyğunluğa və bioloji parçalanma qabiliyyətinə malik olmaları onları effektiv çatdırılma sistemlərinə çevirir.

Liposomlar necə hazırlanır?

Liposomların hazırlanmasında ən çox istifadə olunan üsullar nazik təbəqə üsulu və əks fazalı buxarlandırma üsuludur.
Nazik təbəqənin hidratasiya üsulu:

1. Lipidləri üzvi həlledicidə həll edin.
2. Nazik lipid təbəqəsi yaratmaq üçün həlledicini buxarlandırın.
3. Çoxlamelli vezikullar əmələ gətirmək üçün ultrasəslə emaldan istifadə edərək təbəqəni sulu məhlulla hidratasiya edin.

Əks fazalı buxarlandırma üsulu:

1. Lipidləri suda və etanolda həll edin.
2. Lipid pastası yaratmaq üçün məhlulu 60°C temperaturda təxminən 10 dəqiqə ultrasəslə emal edin.
3. Lipid suspenziyasını soyudun və qarışdırarkən damcı-damcı su və ya bufer əlavə edin.
4. Çoxlamelli vezikullar əmələ gətirmək üçün suspenziyanı 1 saat ərzində hidratasiya edin.
5. Əlavə ultrasəslə emal vasitəsilə liposomların ölçüsünü azaldın.

Arxeosomlar nədir?

Arxeosomlar sabitliyi və ekstremal şəraitə davamlılığı ilə tanınan arxeya lipidlərindən hazırlanmış liposomlardır. Bu xüsusiyyətlər arxeosomları çətin şəraitdə dərmanların çatdırılması və vaksinlərin hazırlanması üçün xüsusilə faydalı edir.

Arxeosomlar necə hazırlanır?

Pise (2022) üzrə ultrasəslə emal proseduru: Arxeosomlar kənardan əlavə lipid verilməsinə ehtiyac olmadan Sulfolobussolfataricus-un “PLF” qütblü lipid fraksiyasından 60°C temperaturda ultrasəslə emal vasitəsilə hazırlana bilər. 0°C temperaturda Sulfolobusacidocaldarius-dan alınmış qütblü lipidlər arxeosomlar əmələ gətirmək üçün effektiv şəkildə ultrasəslə emal edilmişdir. BMD ilə yüklənmiş arxeosomlar və adi liposomlar, eləcə də Archaea H. salinarum-dan təcrid edilmiş və fosfatidilxolinlə zənginləşdirilmiş arxeya lipidləri ultrasəslə emal üsulları ilə hazırlanmışdır. Yerli çatdırılma üçün ultrasəslə emal edilmiş vezikullar MLV dispersiyalarının Hielscher UP50H zond tipli ultrasəs cihazı ilə 80 faiz amplitudada 4 dəqiqə ultrasəslə emalı vasitəsilə yaradılmışdır (soldakı şəkilə baxın).

Ədəbiyyat/İstinadlar

• Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
• 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.
• Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2014): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
• Pise, Ganesh (2022): Archaeosomes for both cell-based delivery applications and drug-based delivery applications. Journal of Medical Pharmaceutical and Allied Sciences 11, 2022. 4995-5003.