Ултразвуково производство на липозомни омега-3 мастни киселини
Нанолипозомите са високоефективни носители на лекарствени вещества, използвани за повишаване на бионаличността на биоактивни съединения като омега-2 мастни киселини, витамини и други вещества. Ултразвуковото капсулиране на биоактивни съединения е бърза и лесна техника за получаване на нанолипозоми с високо съдържание на лекарствени вещества. Ултразвуковото капсулиране в липозоми повишава стабилността и бионаличността на съединенията.
Липозомни омега-3 мастни киселини
Омега-3 мастните киселини като ейкозапентаеновата киселина (EPA) и докозахексаеновата киселина (DHA) играят жизненоважна роля за правилното протичане на много жизненоважни биохимични реакции в човешкото тяло. EPA и DHA се срещат предимно в студеноводни риби, черен дроб на треска и морски мекотели и ракообразни. Тъй като не всеки консумира препоръчителните две порции риба седмично, рибеното масло често се използва под формата на хранителни добавки. Освен това омега-3 мастни киселини като EPA и DHA се използват като терапевтични средства за лечение на сърдечносъдови и мозъчни заболявания, както и при терапия на рак. За подобряване на бионаличността и скоростта на абсорбция ултразвуковото капсулиране в липозоми е широко и успешно използвана техника.
Ултразвуково капсулиране на омега-3 мастни киселини в липозоми
Ултразвуковото капсулиране е надеждна техника за получаване на липозоми с високо съдържание на активни вещества. Ултразвуковото наноемулгиране разрушава фосфолипидните бислоеве и въвежда енергия, която подпомага образуването на амфифилни везикули със сферична форма, известни като липозоми.
Ултразвуковата обработка позволява да се контролира размерът на липозомите по време на процеса на ултразвуковото им получаване: размерът на липозомите намалява с увеличаване на ултразвуковата енергия. По-малките липозоми осигуряват по-висока биодостъпност и могат да транспортират молекулите на мастните киселини до целевите места с по-висока успеваемост, тъй като по-малкият размер улеснява преминаването през клетъчните мембрани.
Липозомите са известни като ефективни носители на лекарствени вещества, които могат да бъдат заредени както с липофилни, така и с хидрофилни вещества поради амфифилната структура на техните бислоеве. Друго предимство на липозомите е възможността за химичното им модифициране чрез включване на полимери, свързани с липиди, във формулацията, така че да се подобри усвояването на задържаните молекули в целевата тъкан и да се удължи освобождаването на лекарственото вещество, а оттам и неговият период на полуразпад. Липозомното капсулиране защитава биоактивните съединения и от окислително разграждане, което е важен фактор за полиненаситените мастни киселини като EPA и DHA, които са склонни към окисление.
Hadia et al. (2014) установяват, че ултразвуковото капсулиране на DHA и EPA с помощта на ултразвуковия апарат със сонда UP200S осигурява по-висока ефективност на капсулиране (%EE) с 56,9 ± 5,2% за DHA и 38,6 ± 1,8% за EPA. %EE за DHA и EPA в липозомите се увеличава значително при използване на ултразвукова обработка (стойност на p под 0,05; статистически значими стойности).
Липозоми, получени чрез ултразвукова обработка и заредени с мастните киселини DHA и EPA.
Изследване и изображение: Hadian et al. 2014
Сравнение на ефективността: ултразвуково капсулиране спрямо екструзия на липозоми
При сравнение на ултразвуковото капсулиране със сонда с ултразвукова обработка във вана и екструзия, по-добро образуване на липозоми се постига чрез ултразвукова обработка със сонда.
Hadia et al. (2014) сравняват ултразвуковата обработка със сонда (UP200S), ултразвуковата обработка във вана и екструзията като техники за получаване на липозоми с омега-3 от рибено масло. Липозомите, получени чрез ултразвукова обработка със сонда, са със сферична форма и запазват висока структурна цялост. Изследването заключава, че ултразвуковата обработка със сонда на предварително образувани липозоми улеснява получаването на липозоми с високо съдържание на DHA и EPA. Чрез ултразвукова обработка със сонда омега-3 мастните киселини DHA и EPA са капсулирани в нанолипозомната мембрана. Капсулирането осигурява висока бионаличност на омега-3 мастните киселини и ги предпазва от окислително разграждане.
Важни фактори за висококачествени липозоми
След получаването на липозомите стабилизирането и съхранението на липозомните формулации играят решаваща роля за получаване на дълготрайно стабилна и високоефективна формулация на носителя.
Критичните фактори, които влияят върху стабилността на липозомите, включват стойността на pH, температурата на съхранение и материалите на съдовете за съхранение.
За готова формулация стойност на pH приблизително 6,5 се счита за идеална, тъй като при pH 6,5 скоростта на липидната хидролиза се понижава до най-ниското си ниво.
Тъй като липозомите могат да се окислят и да загубят задържаните в тях вещества, се препоръчва температура на съхранение приблизително 2–8 °C. Заредените липозоми не трябва да се подлагат на замразяване и размразяване, тъй като стресът от замразяване и размразяване подпомага изтичането на капсулираните биоактивни съединения.
Съдовете за съхранение и техните затварящи средства трябва да бъдат внимателно подбрани, тъй като липозомите не са съвместими с определени пластмасови материали. За да се предотврати разграждането на липозомите, инжекционните липозомни суспензии трябва да се съхраняват в стъклени ампули вместо в инжекционни флакони с тапи. Съвместимостта с еластомерните тапи на инжекционните флакони трябва да бъде изпитана. За избягване на фотоокислението на липидните композити е много важно съхранението със защита от светлина, например чрез използване на бутилка от тъмно стъкло и съхраняване на тъмно място. За липозомни формулации, предназначени за инфузия, трябва да се осигури съвместимост на липозомните суспензии с тръбичките за интравенозно приложение (изработени от синтетична пластмаса). Условията на съхранение и съвместимостта с материалите трябва да бъдат посочени върху етикета на липозомната формулация. [вж. Kulkarni and Shaw, 2016]
След образуването на липиден филм и последващата рехидратация се използва ултразвукова обработка, за да се подпомогне задържането на активните съставки в липозомата. Освен това ултразвуковата обработка постига желания размер на липозомите.
Високопроизводителни ултразвукови апарати за липозомни формулации
Ултразвуковите апарати на Hielscher са надеждни машини, използвани в производството на фармацевтични продукти и хранителни добавки за получаване на висококачествени липозоми, заредени с мастни киселини, витамини, антиоксиданти, пептиди, полифеноли и други биоактивни съединения. За да отговори на изискванията на своите клиенти, Hielscher доставя ултразвукови апарати – от компактния ръчен лабораторен хомогенизатор и настолните ултразвукови апарати до изцяло промишлени ултразвукови системи за производство на големи обеми липозомни формулации. Ултразвуковото получаване на липозомни формулации може да се извършва като партиден или непрекъснат проточен процес. Предлага се широка гама от ултразвукови сонотроди (сонди) и реакторни съдове, за да се осигури оптимална конфигурация за вашето производство на липозоми. Здравата конструкция на ултразвуковите апарати на Hielscher позволява работа 24/7 при тежко натоварване и в трудни условия.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Мощни ултразвукови хомогенизатори от лабораторен до пилотен и промишлен мащаб.
Литература / Източници
- 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.
Полезни факти
Какво представляват липозомите?
Липозомата е сферична везикула с поне един липиден бислой. Липозомите са известни като отлични носители на лекарствени вещества и се използват като средство за доставяне на хранителни вещества, добавки и фармацевтични лекарства в целевата тъкан.
Липозомите обикновено се изработват 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.
Липозомата се състои от водно ядро, заобиколено от хидрофобна мембрана под формата на липиден бислой; хидрофилните вещества, разтворени в ядрото, са задържани и не могат лесно да преминат през бислоя. Хидрофобните молекули могат да се съхраняват в бислоя. Следователно липозомата може да бъде заредена с хидрофобни и/или хидрофилни молекули. За да достави молекулите до целевото място, липидният бислой може да се слее с други бислоеве, като клетъчната мембрана, като по този начин доставя капсулираните в липозомата вещества в клетките.
Тъй като кръвта на бозайниците е на водна основа, липозомите транспортират хидрофобното вещество ефективно през тялото до целевите клетки. Поради това липозомите се използват за повишаване на бионаличността на неразтворими във вода молекули (например CBD, куркумин, молекули на лекарствени вещества).
Липозомите се получават успешно чрез ултразвуково наноемулгиране и капсулиране.
Структура на липозома: водно ядро и фосфолипиден бислой с хидрофилни глави и хидрофобни/липофилни опашки.
Омега-3 мастни киселини
Омега-3 (ω-3) и омега-6 (ω-6) мастните киселини са полиненаситени мастни киселини (PUFAs) и допринасят за множество функции в човешкото тяло. Особено омега-3 мастните киселини са известни със своите противовъзпалителни и благоприятни за здравето свойства.
Ейкозапентаеновата киселина, или EPA (20:5n-3), действа като прекурсор на ейкозаноидите prostaglandin-3 (който потиска агрегацията на тромбоцитите), thromboxane-3 и leukotriene-5 и играе решаваща роля за сърдечносъдовото и мозъчното здраве.
Докозахексаеновата киселина, или DHA (22:6n-3), е основен структурен компонент на централната нервна система на бозайниците. DHA е най-разпространената омега-3 мастна киселина в мозъка и ретината и двата органа – мозъкът и ретината – разчитат на приема на DHA чрез храната, за да функционират правилно. DHA подпомага широк спектър от свойства на клетъчните мембрани и клетъчната сигнализация, особено в сивото вещество на мозъка, както и във външните сегменти на фоторецепторните клетки на ретината, които са богати на мембрани.
Хранителни източници на омега-3 мастни киселини
Някои от хранителните източници на ω-3 са риба (например студеноводни риби като сьомга, сардини, скумрия), масло от черен дроб на треска, морски мекотели и ракообразни, хайвер, морски водорасли, масло от морски водорасли, ленено семе (семена от лен), конопено семе, семена от чиа и орехи.
Стандартният западен хранителен режим обикновено включва големи количества омега-6 (ω-6) мастни киселини, тъй като храни като зърнени продукти, масла от растителни семена, птиче месо и яйца са богати на омега-6 липиди. От друга страна, омега-3 (ω-3) мастните киселини, които се срещат предимно в студеноводни риби, се консумират в значително по-малки количества, така че съотношението омега-3:омега-6 често е напълно небалансирано.
Поради това употребата на хранителни добавки с омега-3 често се препоръчва от лекари и здравни специалисти.
Есенциални мастни киселини
Есенциалните мастни киселини (EFAs) са мастни киселини, които хората и животните трябва да приемат чрез храната, тъй като организмът се нуждае от тях за правилното протичане на жизнените функции, но не може да ги синтезира. Като цяло есенциалните мастни киселини и техните производни са от решаващо значение за мозъка и нервната система, като представляват 15%–30% от сухото тегло на мозъка. Есенциалните мастни киселини се разделят на наситени, ненаситени и полиненаситени мастни киселини. За хората само две мастни киселини са известни като есенциални, а именно алфа-линоленовата киселина, която е омега-3 мастна киселина, и линоловата киселина, която е омега-6 мастна киселина. Има и други мастни киселини, които могат да бъдат класифицирани като „условно есенциални“, което означава, че могат да станат есенциални при определени условия на развитие или заболяване; примери са докозахексаеновата киселина, която е омега-3 мастна киселина, и гама-линоленовата киселина, която е омега-6 мастна киселина.