Липозомно капсулирани биоактивни молекули с ултразвук

Ултразвуковата обработка е добре известна със своята висока ефективност при приготвянето на липозомни формулации. Типичните липозомни формулации капсулират витамин C, CBD, куркумин, кверцитин, астаксантин, пептиди и множество други биоактивни съединения чрез ултразвукова обработка. Ултразвуковото липозомно капсулиране е проста, бърза и ефективна техника, която позволява получаването на стабилни везикули с високо съдържание на капсулирани вещества. Ултразвуково капсулираните хранителни вещества се отличават с превъзходна бионаличност.

Обзор: липозомно капсулиране на биоактивни съединения чрез ултразвукова обработка

Ултразвуковото капсулиране предлага високоефективен и контролируем метод за включване на биоактивни съединения в липозоми, като подобрява тяхната стабилност, бионаличност и функционални характеристики. Акустичната кавитация, генерирана от ултразвук с висока интензивност, подпомага бързата хидратация на липидите, намаляването на размера на везикулите и равномерното диспергиране, което позволява образуването на малки, хомогенни липозоми с тесни разпределения по размер. Тази техника улеснява постигането на висока ефективност на капсулиране както на хидрофилни, така и на липофилни съединения, като същевременно свежда до минимум необходимостта от органични разтворители или агресивни условия на обработка. Освен това ултразвуковата обработка позволява прецизен контрол върху размера на частиците и броя на ламелите – критични параметри за оптимизиране на контролираното освобождаване, клетъчното усвояване и дългосрочната стабилност на чувствителни биоактивни вещества във фармацевтични, нутрацевтични и козметични приложения.

Какво представляват липозомите и какви са техните предимства?

Липозомите са везикули, състоящи се от водно ядро, обградено от един или повече фосфолипидни бислоя. Тъй като липозомите имат водно ядро, заобиколено от липиден слой и хидрофилна външна обвивка, те са водоразтворими и могат да пренасят водоразтворими и мастноразтворими съединения в съответните отделения на везикулата. Това прави липозомите високоефективна система за доставяне на терапевтично активни молекули. Липозомите се образуват чрез разрушаване на биологични мембрани – процес, който се подпомага и интензифицира чрез ултразвукова обработка. Липозомите най-често са съставени от фосфолипиди, особено фосфатидилхолин, но могат да включват и други липиди, като фосфатидилетаноламин от яйца, стига те да са съвместими със структурата на липидния бислой. Липозомите се образуват спонтанно при хидратация на фосфолипидите. В първата стъпка – фазата на хидратация – се използва ултразвукова обработка за наноемулгиране на липидите и водната фаза, за да се подпомогне образуването на многоламеларни везикули (MLVs) с високо съдържание на капсулирани вещества. Впоследствие при необходимост може да се използва ултразвукова обработка за намаляване на размера на липозомите. За получаване на по-малки везикули се прилага ултразвукова обработка за диспергиране и намаляване на размера на липозомите до монодисперсни големи едноламеларни везикули (LUVs) или малки едноламеларни везикули (SUVs).
Ултразвуковата техника за образуване на липозоми и намаляване на техния размер е надеждна, бърза, ефективна, лесна и безопасна. Получените липозоми се отличават с високо съдържание на биоактивни вещества, висока стабилност и превъзходна бионаличност.

Защо ултразвуковите почистващи вани не могат да произвеждат висококачествени липозоми?

Производството на липозоми изисква ултразвуков уред, който може да предава достатъчно енергия за създаването на еднородни частици с наноразмери. Липозомите, приготвени в домашни условия с ултразвуков уред за почистване на бижута, обикновено са като цяло неефективни, тъй като получените липозоми нито имат необходимите наноразмери, нито капсулират биоактивните хранителни вещества по ефективен и дългосрочно стабилен начин. За приготвяне на висококачествени липозоми предпочитаната технология е ултразвуков уред със сонда, тъй като сондата (сонотродът) може да предава в средата интензивната акустична енергия, необходима за образуването на ефективни липозоми с високо съдържание на капсулирани вещества. По принцип липозомите, произведени с ултразвукова сонда, имат разпределение на размера на частиците в диапазона 100–500nm, което е оптимално за високо съдържание на капсулирани вещества и превъзходна бионаличност.
Използването на ултразвуков реактор с проточна клетка позволява приготвянето на липозомите в безкислородна среда за предотвратяване на окислително разграждане.
Ултразвуковите уреди със сонда осигуряват необходимата енергия за производство на висококачествени липозоми, които са:

След образуването на липиден филм и последващата рехидратация се използва ултразвукова обработка за подпомагане на включването на активните съставки в липозомите. Освен това чрез ултразвукова обработка се постига желаният размер на липозомите.

Липозомно капсулирани молекули с ултразвук

Списъкът по-долу показва кои вещества вече са били успешно капсулирани в липозомни формулации чрез ултразвуковия метод на приготвяне.

• антиоксиданти като глутатион, витамин C, метилирани витамини от група B, ресвератрол, CoQ10 и др.
• фенолни съединения: флавоноиди като физетин, кверцитин, олигомерни проантоцианидини (OPC); сапонини като астралгалозид; алкалоиди
• минерали като магнезиеви хелати (напр. магнезиев треонат, магнезиев оротат), цинк, мед и др.
• терпени като астаксантин, лимонен, пинен, хумулен, линалоол, бета-кариофилен, фитол, гераниол, терпинолен и др.
• липиди като омега-3 мастните киселини EPA и DHA; дипалмитоилфосфатидилхолин (DPPC) и др.
• аминокиселини като креатин, глицин, 5-HTP (5-hydroxytryptophan), фенилаланин, L-теанин, GABA (гама-аминомаслена киселина), таурин, N-ацетилцистеин (NAC), L-тирозин и др.
• пептиди, напр. окситоцин, колаген, GLP-1 пептиди и др.
• полизахариди като хиалуронова киселина, полизахариди от гъби и др.
• канабиноиди като CBD, CBG, THC
• ноотропи, лекарства за подобряване на умствените способности и средства за подобряване на когнитивните функции, които могат да включват споменатите по-горе вещества, както и други молекули

Липозомната формулация на биоактивни молекули, подобрена чрез нанотехнологии, предлага по-висока степен на абсорбция, превъзходна бионаличност и може да позволи на веществата да преминават през кръвно-мозъчната бариера.
Алтернативни системи за доставяне на лекарства на липидна основа са наноемулсиите и колоидните носители на липидна основа, като твърди липидни наночастици (SLN) и наноструктурирани липидни носители (NLC). Всички те – наноемулсии, SLN и NLC – могат надеждно да се образуват и зареждат с вещества чрез ултразвукова обработка.
Прочетете повече за ултразвуково извлеченото и нанокапсулирано алое вера!

Изберете предпочитания от вас метод за образуване на липозоми

Ултразвуковата обработка се използва широко при множество методи за приготвяне и обработка на липозоми, защото подпомага както образуването на липозоми, така и контрола при последващата обработка. Тя може да се прилага при директното образуване на липозоми чрез диспергиране на лецитин (фосфолипиди) във водна фаза за подпомагане на бързото образуване на везикули, а също така се използва често в утвърдени техники като изпаряване с обратна фаза и хидратация на тънък филм за подобряване на диспергирането на липидите и ускоряване на образуването на везикули. След първоначалното приготвяне ултразвуковата обработка често се използва за зареждане на предварително образувани (празни) липозоми чрез сонопорация, което позволява ефективно включване на биоактивни съединения, и е стандартен инструмент за намаляване на размера на липозомите, като произвежда по-малки, по-еднородни везикули с по-тесни разпределения по размер за подобрена стабилност и ефективност на доставяне.
Научете повече за различните методи за производство на липозоми с помощта на ултразвук:

• Ултразвуково образуване на липозоми с лецитин
• Ултразвуков метод на изпаряване с обратна фаза
• Ултразвукова хидратация на тънък филм

Фактори, които влияят върху качеството на липозомите

Качеството на липозомите се определя от еднородността на размера на частиците и броя на ламелите, ефективността на включване (%EE) / съдържанието на капсулирани вещества и стабилността. Методът на приготвяне, условията на обработка, суровините и съхранението са важни фактори, които допринасят за качеството и съответно за ефикасността на липозомните формулации. SEM изображението вляво показва липозоми, приготвени чрез ултразвукова обработка и заредени с мастните киселини DHA и EPA с помощта на ултразвуков уред Hielscher UP200S (изследване и изображение: Hadian et al. 2014).
Ултразвуковото приготвяне на липозоми е надеждна техника, която осигурява малък, еднороден размер на липозомните частици с високо съдържание на капсулирани биоактивни молекули. Параметрите на ултразвуковия процес (като амплитуда, обща енергия, време, пулсация, температура, налягане) могат да се регулират точно. Като нетермична техника на обработка, ултразвуковата обработка има принцип на действие, основан на чисто механично срязване. Повишаването на температурата в течността, подложена на ултразвукова обработка, се обяснява с втория закон на термодинамиката, според който всяка приложена енергия в крайна сметка се превръща в топлина. За поддържане на стабилна ниска температура на липозомната среда Hielscher Ultrasonics предлага усъвършенствани решения за охлаждане, като ледени бани, както и реактори и проточни клетки с охлаждащи ризи. Резултатите от ултразвуковото производство на липозоми са възпроизводими, което е важно за стандартизиран процес и постоянно високо качество на продукта.
Висококачествените фосфолипиди с висок процент фосфатидилхолин и фосфатидилетаноламин осигуряват стабилна липозомна обвивка, която предотвратява изтичането на хранителни вещества. Здравата фосфолипидна обвивка също така предпазва капсулираните хранителни вещества от окислително и термично разграждане. Следователно балансираното съотношение между фосфолипидите, водната фаза и капсулираните хранителни вещества (биоактивни молекули) е от съществено значение.

Високопроизводителни ултразвукови уреди за производство на липозоми

Системите на Hielscher Ultrasonics са надеждни машини, използвани в производството на фармацевтични продукти и хранителни добавки за приготвяне на висококачествени липозоми, заредени с витамини, антиоксиданти, флавоноиди, пептиди, полифеноли и други биоактивни съединения / хранителни вещества. За да отговори на изискванията на своите клиенти, Hielscher доставя ултразвукови уреди – от компактния ръчен лабораторен хомогенизатор и настолните ултразвукови уреди до изцяло промишлени ултразвукови системи за производство на големи обеми липозомни формулации. Ултразвуковото приготвяне на липозомни формулации може да се извършва като периодичен или като непрекъснат проточен процес с помощта на ултразвуков проточен реактор. Предлага се широка гама от ултразвукови сонотроди (сонди) и реакторни съдове, за да се осигури оптимална конфигурация за вашето производство на липозоми. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява работа 24/7 при тежки натоварвания и в среди с високи изисквания.
Прецизният контрол върху всички важни параметри на процеса, като амплитуда, налягане, температура и време на ултразвукова обработка, прави ултразвуковия процес надежден и възпроизводим. Hielscher Ultrasonics разбира значението на постоянно високото качество на продукта и подпомага производителите на хранителни добавки и терапевтични продукти при въвеждането на стандартизация на процесите и GMP (добри производствени практики) чрез интелигентен софтуер и автоматично записване на данни. Нашите цифрови ултразвукови хомогенизатори автоматично записват всички параметри на ултразвуковия процес върху вградена SD карта. Цифровите сензорни дисплеи и дистанционното управление през браузър позволяват непрекъснато наблюдение на процеса и прецизно регулиране на параметрите му винаги когато е необходимо. Това значително улеснява наблюдението на процеса и контрола на качеството.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови уреди: