Liposomalno inkapsulirani bioaktivni molekuli pomoću ultrazvuka

Poznato je da je ultrazvučna obrada vrlo efikasna u pripremi liposomalnih formulacija. Tipične liposomalne formulacije inkapsuliraju vitamin C, CBD, kurkumin, quercitin, astaksantin, peptide i brojna druga bioaktivna jedinjenja pomoću ultrazvučne obrade. Ultrazvučna inkapsulacija liposoma jednostavna je, brza i djelotvorna tehnika koja omogućava proizvodnju stabilnih vezikula s visokim udjelom aktivne tvari. Ultrazvučno inkapsulirani nutrijenti ističu se vrhunskom bioraspoloživošću.

Pregled: liposomalna inkapsulacija bioaktivnih jedinjenja pomoću ultrazvučne obrade

Ultrazvučna inkapsulacija nudi vrlo efikasnu i kontrolisanu metodu za ugradnju bioaktivnih jedinjenja u liposome, čime se poboljšavaju njihova stabilnost, bioraspoloživost i funkcionalna učinkovitost. Akustična kavitacija koju stvara ultrazvuk visokog intenziteta potiče brzu hidrataciju lipida, smanjenje veličine vezikula i ujednačenu disperziju, što omogućava nastanak malih, homogenih liposoma uskih raspodjela veličine. Ova tehnika olakšava visoku efikasnost inkapsulacije i za hidrofilna i za lipofilna jedinjenja, uz istovremeno smanjenje potrebe za organskim otapalima ili oštrim uvjetima obrade. Osim toga, ultrazvučna obrada omogućava preciznu kontrolu veličine čestica i lamelarnosti, što su ključni parametri za optimizaciju kontrolisanog oslobađanja, ćelijskog preuzimanja i dugoročne stabilnosti osjetljivih bioaktivnih tvari u farmaceutskim, nutraceutskim i kozmetičkim primjenama.

Šta su liposomi i koje su njihove prednosti?

Liposomi su vezikule koje se sastoje od vodene jezgre okružene jednim ili s više fosfolipidnih dvoslojeva. Budući da liposomi imaju vodenu jezgru okruženu lipidnim slojem i hidrofilnu vanjsku ovojnicu, liposomi su topivi u vodi i mogu prenositi jedinjenja topiva u vodi i jedinjenja topiva u mastima u odgovarajućim odjeljcima vezikule. To liposome čini vrlo efikasnim sistemom za isporuku terapijski aktivnih molekula. Liposomi nastaju razgradnjom bioloških membrana, a taj proces potiče i pojačava ultrazvučna obrada. Liposomi se najčešće sastoje od fosfolipida, posebno fosfatidilholina, ali mogu sadržavati i druge lipide, kao što je fosfatidiletanolamin iz jaja, sve dok su kompatibilni sa strukturom lipidnog dvosloja. Liposomi nastaju spontano kada se fosfolipidi hidratiziraju. U prvom koraku – fazi hidratacije – ultrazvučna obrada (sonikacija) koristi se za nanoemulgiranje lipida i vodene faze kako bi se potaknulo stvaranje multilamelarnih vezikula (MLV) s visokim udjelom aktivne tvari. Nakon toga se sonikacija može koristiti za smanjenje veličine liposoma, ako je potrebno. Da bi se dobila manja veličina vezikula, primjenjuje se ultrazvučna obrada kako bi se liposomi dispergirali i smanjili do monodisperznih velikih unilamelarnih vezikula (LUV) ili malih unilamelarnih vezikula (SUV).
Ultrazvučna tehnika stvaranja liposoma i smanjenja njihove veličine pouzdana je, brza, efikasna, jednostavna i sigurna. Proizvedeni liposomi pokazuju visok udio bioaktivnih tvari, visoku stabilnost i vrhunsku bioraspoloživost.

Zašto ultrazvučne kupelji za čišćenje nisu sposobne proizvesti liposome visokog kvaliteta?

Proizvodnja liposoma zahtijeva ultrazvučni uređaj koji može isporučiti dovoljno energije za stvaranje ujednačenih čestica nanometarske veličine. Domaći liposomi pripremljeni pomoću ultrazvučnog čistača za nakit uglavnom su neefikasni jer pripremljeni liposomi nemaju potrebnu nanoveličinu niti inkapsuliraju bioaktivne nutrijente na efikasan i dugoročno stabilan način. Za pripremu liposoma visokog kvaliteta preferirana tehnologija je ultrazvučni uređaj sa sondom, jer sonda (sonotroda) može u medij prenijeti intenzivnu akustičnu energiju potrebnu za stvaranje djelotvornih liposoma s visokim udjelom aktivne tvari. Općenito, liposomi proizvedeni ultrazvučnom sondom imaju raspodjelu veličine čestica od 100-500nm, što je optimalno za visoka opterećenja i vrhunsku bioraspoloživost.
Upotreba ultrazvučnog reaktora s protočnom ćelijom omogućava pripremu liposoma u okruženju bez kisika radi sprečavanja oksidativne razgradnje.
Ultrazvučni uređaji sa sondom daju potrebnu energiju za proizvodnju liposoma visokog kvaliteta koji su:

Nakon stvaranja lipidnog filma i naknadne rehidratacije, ultrazvučna obrada (sonikacija) koristi se za poticanje zarobljavanja aktivnih sastojaka u liposomima. Osim toga, sonikacijom se postiže željena veličina liposoma.

Liposomalno inkapsulirani molekuli pomoću ultrazvuka

Donji popis daje naznaku koje su tvari već uspješno inkapsulirane u liposomalne formulacije korištenjem ultrazvučnog načina pripreme.

• antioksidansi kao što su glutation, vitamin C, metilirani vitamini B, resveratrol, CoQ10 itd.
• fenolna jedinjenja: flavonoidi kao što su fisetin, quercitin, oligomerni proantocijanidini (OPC); saponini kao što je astralgaloside; alkaloidi
• minerali kao što su helati magnezija (npr. magnezij treonat, magnezij orotat), cink, bakar itd.
• terpeni kao što su astaksantin, limonen, pinen, humulen, linalol, beta-kariofilen, fitol, geraniol, terpinolen itd.
• lipidi kao što su omega-3 masne kiseline EPA i DHA; dipalmitoil-fosfatidilholin (DPPC) itd.
• aminokiseline kao što su kreatin, glicin, 5-HTP (5-hidroksitriptofan), fenilalanin, L-teanin, GABA (gama-aminomaslačna kiselina), taurin, N-acetilcistein (NAC), L-tirozin itd.
• peptidi, npr. oksitocin, kolagen, GLP-1 peptidi itd.
• polisaharidi kao što su hijaluronska kiselina, polisaharidi gljiva itd.
• kanabinoidi kao što su CBD, CBG, THC
• nootropici, pametni lijekovi i kognitivni pojačivači, koji mogu uključivati gore navedene tvari kao i druge molekule

Nanopoboljšana liposomalna formulacija bioaktivnih molekula nudi veću stopu apsorpcije, vrhunsku bioraspoloživost i može omogućiti tvarima prelazak krvno-moždane barijere.
Alternativni sistemi za isporuku lijekova na bazi lipida su nanoemulzije i koloidni nosači na bazi lipida, kao što su čvrste lipidne nanočestice (SLN) i nanostrukturirani lipidni nosači (NLC). Sve njih – nanoemulzije, SLN i NLC – moguće je pouzdano stvarati i puniti ultrazvučnom obradom.
Pročitajte više o ultrazvučno ekstrahiranoj i nanoinkapsuliranoj aloe veri!

Odaberite željenu metodu stvaranja liposoma

Ultrazvučna obrada (sonikacija) široko se koristi u mnogim metodama pripreme i obrade liposoma jer podržava i stvaranje liposoma i kontrolu nakon obrade. Može se primijeniti tokom izravnog stvaranja liposoma disperzijom lecitina (fosfolipida) u vodenoj fazi radi poticanja brzog nastanka vezikula, a također se uobičajeno koristi u uhodanim tehnikama kao što su isparavanje reverzne faze i hidratacija tankog filma radi poboljšanja disperzije lipida i ubrzanja nastanka vezikula. Osim početne pripreme, sonikacija se često koristi za punjenje prethodno oblikovanih (praznih) liposoma putem sonoporacije, čime se omogućava efikasno ugrađivanje bioaktivnih jedinjenja, a standardni je alat i za smanjenje veličine liposoma, pri čemu nastaju manje, ujednačenije vezikule užih raspodjela veličine radi poboljšane stabilnosti i učinka isporuke.
Saznajte više o različitim ultrazvučno potpomognutim metodama proizvodnje liposoma:

• Ultrazvučno stvaranje liposoma pomoću lecitina
• Ultrazvučna metoda isparavanja reverzne faze
• Ultrazvučna hidratacija tankog filma

Faktori koji utječu na kvalitet liposoma

Kvalitet liposoma određen je ujednačenošću veličine čestica i lamelarnosti, efikasnošću zarobljavanja (%EE) / udjelom inkapsulirane tvari i stabilnošću. Metoda pripreme, uvjeti obrade, sirovine i skladištenje važni su faktori koji doprinose kvalitetu, a time i potentnosti liposomalnih formulacija. SEM snimak lijevo prikazuje ultrazvučno pripremljene liposome napunjene masnim kiselinama DHA i EPA pomoću Hielscher ultrazvučnog uređaja UP200S (studija i slika: Hadian et al. 2014).
Ultrazvučna priprema liposoma pouzdana je tehnika koja daje malu, ujednačenu veličinu liposomalnih čestica s visokim udjelom bioaktivnih molekula. Parametri ultrazvučnog procesa (kao što su amplituda, ukupna energija, vrijeme, pulsiranje, temperatura, pritisak) mogu se precizno podešavati. Kao netermička tehnika obrade, princip rada sonikacije zasnovan je na isključivo mehaničkom smicanju. Porast temperature u sonicanoj tekućini objašnjava se drugim zakonom termodinamike, koji kaže da se svaka primijenjena energija na kraju pretvara u toplotu. Radi održavanja stabilno niske temperature liposomalnog medija, Hielscher Ultrasonics nudi sofisticirana rješenja za hlađenje, kao što su ledene kupelji te reaktori i protočne ćelije s rashladnim omotačima. Rezultati ultrazvučne proizvodnje liposoma su ponovljivi, što je važno za standardiziran proces i stalno visok kvalitet proizvoda.
Fosfolipidi visokog kvaliteta s visokim postotkom fosfatidilholina i fosfatidiletanolamina daju stabilnu ovojnicu liposoma koja sprečava curenje nutrijenata. Jaka fosfolipidna ovojnica također štiti inkapsulirane nutrijente od oksidativne i termičke razgradnje. Zbog toga je uravnotežen omjer fosfolipida, vodene faze i inkapsuliranih nutrijenata (bioaktivnih molekula) ključan.

Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji za proizvodnju liposoma

Sistemi kompanije Hielscher Ultrasonics pouzdane su mašine koje se koriste u proizvodnji farmaceutskih proizvoda i dodataka prehrani za formulaciju liposoma visokog kvaliteta napunjenih vitaminima, antioksidansima, flavonoidima, peptidima, polifenolima i drugim bioaktivnim jedinjenjima / nutrijentima. Kako bi udovoljio zahtjevima svojih kupaca, Hielscher isporučuje ultrazvučne uređaje od kompaktnog ručnog laboratorijskog homogenizatora i stolnih ultrazvučnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema za proizvodnju velikih količina liposomalnih formulacija. Ultrazvučna priprema liposomalnih formulacija može se provoditi kao šaržni ili kao kontinuirani inline proces pomoću ultrazvučnog protočnog reaktora. Na raspolaganju je širok izbor ultrazvučnih sonotroda (sondi) i reaktorskih posuda kako bi se osigurala optimalna postavka za vašu proizvodnju liposoma. Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola svih važnih procesnih parametara kao što su amplituda, pritisak, temperatura i vrijeme ultrazvučne obrade čini ultrazvučni proces pouzdanim i ponovljivim. Hielscher Ultrasonics zna koliko je važan stalno visok kvalitet proizvoda te podržava proizvođače dodataka prehrani i terapeutskih proizvoda u uvođenju standardizacije procesa i GMP-a (dobre proizvođačke prakse) pomoću inteligentnog softvera i automatskog bilježenja podataka. Naši digitalni ultrazvučni homogenizatori automatski bilježe sve parametre ultrazvučnog procesa na ugrađenu SD karticu. Digitalni dodirni ekrani i daljinsko upravljanje putem preglednika omogućavaju kontinuirano praćenje procesa i precizno podešavanje procesnih parametara kad god je potrebno. To značajno olakšava praćenje procesa i kontrolu kvaliteta.
Donja tabela daje naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: