Ultrazvučna proizvodnja lipozomalnih omega-3 masnih kiselina
Nanoliposomes are highly effective drug carriers used to enhance the bioavailability of bioactive compounds such as omega-2 fatty acids, vitamins, and other substances. Ultrasonic encapsulation of bioactive compounds is a fast and simple technique to prepare nanoliposomes with high drug loadings. Ultrasonic encapsulation in liposomes enhances the compounds’ stability and bioavailability.
Lipozomalne omega-3 masne kiseline
Omega-3 masne kiseline kao što su eikozapentaenska kiselina (EPA) i dokozaheksaenska kiselina (DHA) igraju vitalnu ulogu za pravilno funkcioniranje mnogih vitalnih biohemijskih reakcija u ljudskom tijelu. EPA i DHA se uglavnom nalaze u hladnovodnoj ribi, jetri bakalara i školjkama. Budući da ne konzumiraju svi preporučene dvije porcije ribe sedmično, riblje ulje se često koristi u obliku dodataka prehrani. Nadalje, omega-3 masne kiseline kao što su EPA i DHA koriste se kao terapeutici za liječenje kardiovaskularnih i moždanih bolesti, kao i u terapiji raka. Kako bi se poboljšala biodostupnost i stopa apsorpcije, ultrazvučna inkapsulacija u liposome je široko i uspješno korištena tehnika.
Ultrazvučna inkapsulacija Omega-3 masnih kiselina u liposome
Ultrazvučna inkapsulacija je pouzdana tehnika pripreme za formiranje liposoma s velikim opterećenjem aktivnih supstanci. Ultrazvučna nanoemulzifikacija razbija fosfolipidne dvoslojeve i uvodi energiju za promociju sklapanja amfifilnih vezikula sfernog oblika, poznatih kao liposomi.
Ultrazvučna obrada omogućava kontrolu veličine liposoma u procesu ultrazvučne pripreme: veličina liposoma se smanjuje s povećanjem energije ultrazvuka. Manji liposomi nude veću biopristupačnost i mogu transportovati molekule masnih kiselina s većom stopom uspješnosti do ciljanih mjesta jer manja veličina olakšava propusnost kroz ćelijske membrane.
Liposomi su poznati kao moćni nosači lijekova, koji mogu biti napunjeni lipofilnim, kao i hidrofilnim supstancama zbog amfifilne strukture svojih dvoslojeva. Još jedna prednost liposoma je sposobnost kemijske modifikacije liposoma uključivanjem polimera vezanih za lipide u formulaciju, tako da se poboljšava unos zarobljenih molekula u ciljano tkivo i produžava otpuštanje lijeka, a time i vrijeme njegovog poluživota. Lipozomalna inkapsulacija štiti bioaktivna jedinjenja i od oksidativne degradacije, što je važan faktor za polinezasićene masne kiseline kao što su EPA i DHA, koje su sklone oksidaciji.
Hadia et al. (2014) otkrili su da ultrazvučna inkapsulacija DHA i EPA pomoću ultrazvučnog aparata tipa sonde UP200S dao superiornu efikasnost enkapsulacije (�) sa 56,9 ± 5,2% za DHA i 38,6 ± 1,8% za EPA. � za DHA i EPA liposoma značajno se povećao korištenjem ultrazvuka (str vrijednost manja od 0,05; statistički značajne vrijednosti).
Ultrazvučno pripremljeni liposomi napunjeni DHA i EPA masnim kiselinama.
Poređenje efikasnosti: ultrazvučna inkapsulacija naspram ekstruzije liposoma
Upoređujući inkapsulaciju tipa ultrazvučne sonde sa sonikacijom u kupatilu i tehnikom ekstruzije, superiorno formiranje liposoma se postiže sonizacijom sondom.
Hadia et al. (2014) uporedio je sonikaciju sondom (UP200S), sonikacija u kupatilu i ekstruzija su tehnike za pripremu liposoma omega-3 ribljeg ulja. Liposomi pripremljeni ultrazvukom tipa sonde bili su sfernog oblika i zadržali su visok strukturalni integritet. Studija je zaključila da sonikacija tipa sonde prethodno formiranih liposoma olakšava pripremu visoko napunjenih DHA i EPA liposoma. Sonikacijom tipa sonde, omega-3 masne kiseline DHA i EPA su inkapsulirane u nanoliposomalnu membranu. Inkapsulacija čini omega-3 masne kiseline visoko bioraspoloživim i čuva ih od oksidativne degradacije.
Važni faktori za visokokvalitetne liposome
Nakon pripreme liposoma, stabilizacija i skladištenje liposomskih formulacija igraju ključnu ulogu kako bi se dobila dugotrajno stabilna i vrlo moćna formulacija nosača.
Kritični faktori koji utiču na stabilnost liposoma uključuju pH vrednost, temperaturu skladištenja i materijale kontejnera za skladištenje.
Za gotovu formulaciju pH vrijednost od cca. 6,5 se smatra idealnim, jer je pri pH 6,5 hidroliza lipida smanjena na najnižu brzinu.
Budući da liposomi mogu oksidirati i izgubiti opterećenje zarobljene tvari, temperatura skladištenja na pribl. Preporučuje se 2-8 °C. Napunjeni liposomi ne smiju biti podvrgnuti uslovima zamrzavanja i odmrzavanja jer stres smrzavanja-odmrzavanja potiče curenje inkapsuliranih bioaktivnih jedinjenja.
Kontejner za skladištenje i zatvarači kontejnera za skladištenje treba pažljivo odabrati, jer liposomi nisu kompatibilni sa određenim plastičnim materijalima. Kako bi se spriječila degradacija liposoma, suspenzije liposoma za injekcije treba čuvati u staklenim ampulama umjesto u bočicama za injekcije s čepom. Mora se ispitati kompatibilnost sa elastomernim čepovima bočica za injekcije. Da bi se izbjegla fotooksidacija lipidnih kompozita, vrlo je važno čuvanje zaštićeno od svjetlosti, npr. korištenjem tamne staklene boce i čuvanje na tamnom mjestu. Za infuzibilne formulacije liposoma, mora se osigurati kompatibilnost suspenzija liposoma s intravenskim cijevima (napravljenim od sintetičke plastike). Skladištenje i kompatibilnost materijala treba navesti na etiketi formulacije liposoma. [usp. Kulkarni i Shaw, 2016]
Nakon formiranja lipidnog filma naknadnom rehidracijom, ultrazvuk se koristi za promicanje zarobljavanja aktivnih sastojaka u liposomu. Uz to, ultrazvukom se postiže željena veličina liposoma.
Ultrasonikatori visokih performansi za lipozomske formulacije
Hielscher sonicator su pouzdani strojevi koji se koriste u farmaceutskoj proizvodnji i proizvodnji dodataka za formuliranje visokokvalitetnih liposoma napunjenih masnim kiselinama, vitaminima, antioksidansima, peptidima, polifenolima i drugim bioaktivnim spojevima. Kako bi zadovoljio zahtjeve svojih kupaca, Hielscher isporučuje ultrasonikatore od kompaktnog ručnog laboratorijskog homogenizatora i stolnih ultrazvučnih aparata do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema za proizvodnju velikih količina liposomalnih formulacija. Ultrazvučna formulacija liposoma može se izvoditi kao serija ili kao kontinuirani inline proces. Dostupan je širok raspon ultrazvučnih sonotroda (sonda) i reaktorskih posuda kako bi se osiguralo optimalno podešavanje za vašu proizvodnju liposoma. Robusnost Hielscher sonikatora omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N? A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N? A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas!? Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od lab to pilot i industrijski skala.
Literatura? Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Šta su lipozomi?
Liposom je sferna vezikula koja ima najmanje jedan lipidni dvosloj. Poznato je da su liposomi odlični nosači lijekova i koriste se kao sredstvo za unošenje hranjivih tvari, suplemenata i farmaceutskih lijekova u ciljano tkivo.
Liposomi se obično prave od fosfolipida, posebno fosfatidilholina, ali mogu uključivati i druge lipide, kao što je fosfatidiletanolamin iz jaja, sve dok su kompatibilni sa strukturom lipidnog dvosloja.
Liposom se sastoji od vodenog jezgra, koje je okruženo hidrofobnom membranom, u obliku lipidnog dvosloja; hidrofilni rastvori rastvoreni u jezgru su zarobljeni i ne mogu lako da prođu kroz dvosloj. Hidrofobni molekuli se mogu pohraniti u dvosloj. Stoga se liposom može napuniti hidrofobnim i/ili hidrofilnim molekulima. Za isporuku molekula do ciljanog mjesta, lipidni dvosloj se može spojiti s drugim dvoslojevima, kao što je ćelijska membrana, isporučujući tako supstance inkapsulirane u liposomu u ćelije.
Budući da je krvotok sisara baziran na vodi, liposomi efikasno transportuju hidrofobnu supstancu kroz tijelo do ciljanih stanica. Liposomi se stoga koriste za povećanje bioraspoloživosti molekula netopivih u vodi (npr. CBD, kurkumin, molekuli lijeka).
Liposomi se uspješno pripremaju ultrazvučnom nanoemulzifikacijom i inkapsulacijom.
Struktura liposoma: Vodena jezgra i fosfolipidni dvosloj sa hidrofilnim glavama i hidrofobnim/lipofilnim repovima.
omega-3 masne kiseline
Omega-3 (ω-3) i omega-6 (ω-6) masne kiseline su polinezasićene masne kiseline (PUFA) i doprinose brojnim funkcijama u ljudskom tijelu. Posebno su omega-3 masne kiseline poznate po svojim protuupalnim i zdravstvenim karakteristikama.
Eikozapentaenska kiselina ili EPA (20:5n-3) djeluje kao prekursor za prostaglandin-3 (koji inhibira agregaciju trombocita), tromboksan-3 i leukotrien-5 eikozanoide i igra ključnu ulogu za zdravlje kardiovaskularnog sustava i mozga.
Dokozaheksaenska kiselina ili DHA (22:6n-3) je glavna strukturna komponenta centralnog nervnog sistema sisara. DHA je najzastupljenija omega-3 masna kiselina u mozgu i retini i oba organa, mozak i retina se oslanjaju na unos DHA hranom kako bi pravilno funkcionisali. DHA podržava širok spektar staničnih membrana i ćelijskih signalnih svojstava, posebno u sivoj tvari mozga, kao iu vanjskim segmentima fotoreceptorskih stanica retine, koji su bogati membranama.
Izvori hrane Omega-3 masnih kiselina
Neki od izvora hrane ω-3 su ribe (npr. hladnovodne ribe kao što su losos, sardine, skuša), ulje jetre bakalara, školjke, kavijar, morske alge, ulje morskih algi, laneno sjeme (laneno sjeme), sjemenke konoplje, chia sjemenke i orasi.
Standardna zapadnjačka dijeta obično uključuje velike količine omega-6 (ω-6) masnih kiselina, budući da su namirnice poput žitarica, ulja iz sjemenki povrća, peradi i jaja bogate omega-6 lipidima. S druge strane, omega-3 (ω-3) masne kiseline, koje se uglavnom nalaze u hladnovodnoj ribi, konzumiraju se u znatno manjim količinama, tako da je omjer omega-3:omega-6 često potpuno neuravnotežen.
Stoga, liječnici i zdravstveni radnici često preporučuju upotrebu omega-3 dodataka prehrani.
esencijalne masne kiseline
Esencijalne masne kiseline (EFA) su masne kiseline koje ljudi i životinje moraju unositi hranom jer su tijelu potrebne za pravilno vitalno funkcioniranje, ali ih ne može sintetizirati. Općenito, esencijalne masne kiseline i njihovi derivati su kritični za mozak i nervni sistem i predstavljaju 15-30% suhe težine mozga. Esencijalne masne kiseline razlikuju se na zasićene, nezasićene i polinezasićene masne kiseline. Za ljude su poznate samo dvije masne kiseline kao esencijalne, a to su alfa-linolenska kiselina, koja je omega-3 masna kiselina, i linolna kiselina, koja je omega-6 masna kiselina. Postoje još neke masne kiseline koje se mogu klasificirati kao “uslovno bitna”, što znači da mogu postati neophodni u nekim razvojnim ili bolesnim stanjima; primjeri uključuju dokozaheksaensku kiselinu, koja je omega-3 masna kiselina, i gama-linolensku kiselinu, omega-6 masnu kiselinu.