Ultrazvučna proizvodnja liposomalnih omega-3 masnih kiselina
Nanoliposomi su vrlo učinkoviti nosači lijekova koji se koriste za poboljšanje bioraspoloživosti bioaktivnih spojeva kao što su omega-2 masne kiseline, vitamini i druge tvari. Ultrazvučna enkapsulacija bioaktivnih spojeva brza je i jednostavna tehnika za pripremu nanoliposoma s visokim opterećenjem lijekom. Ultrazvučna enkapsulacija u liposome poboljšava stabilnost i bioraspoloživost spojeva.
Liposomalne omega-3 masne kiseline
Omega-3 masne kiseline kao što su eikozapentaenska kiselina (EPA) i dokozaheksaenska kiselina (DHA) imaju vitalnu ulogu u pravilnom odvijanju mnogih vitalnih biokemijskih reakcija u ljudskom organizmu. EPA i DHA najviše se nalaze u ribama hladnih voda, jetri bakalara i školjkama. Budući da ne konzumira svako 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 bolesti i bolesti mozga, kao i u terapiji raka. Da bi se poboljšali bioraspoloživost i brzina apsorpcije, ultrazvučna enkapsulacija u liposome široko je i uspješno korištena tehnika.
Ultrazvučna enkapsulacija omega-3 masnih kiselina u liposome
Ultrazvučna enkapsulacija pouzdana je tehnika pripreme za formiranje liposoma s visokim opterećenjem aktivnim tvarima. Ultrazvučna nanoemulzifikacija razgrađuje fosfolipidne dvoslojeve i unosi energiju koja potiče sastavljanje amfifilnih vezikula sferičnog oblika, poznatih kao liposomi.
Ultrazvučna obrada omogućuje kontrolu veličine liposoma tokom procesa ultrazvučne pripreme: veličina liposoma se smanjuje s povećanjem energije ultrazvuka. Manji liposomi nude veću biopristupačnost i mogu s većom uspješnošću transportovati molekule masnih kiselina do ciljnih mjesta jer manja veličina olakšava propusnost kroz ćelijske membrane.
Liposomi su poznati kao snažni nosači lijekova koji se mogu opteretiti lipofilnim kao i hidrofilnim tvarima zahvaljujući amfifilnoj strukturi njihovih dvoslojeva. Još jedna prednost liposoma je mogućnost njihove hemijske modifikacije uključivanjem polimera vezanih za lipide u formulaciju, tako da se poboljšava preuzimanje zarobljenih molekula u ciljnom tkivu, a oslobađanje lijeka i time njegovo vrijeme poluraspada se produžavaju. Liposomalna enkapsulacija štiti bioaktivne spojeve i od oksidativne razgradnje, što je važan faktor za polinezasićene masne kiseline kao što su EPA i DHA, koje su sklone oksidaciji.
Hadia et al. (2014) utvrdili su da je ultrazvučna enkapsulacija DHA i EPA pomoću ultrazvučnog uređaja sondnog tipa UP200S dala vrhunsku efikasnost enkapsulacije (%EE) sa 56,9 ± 5,2% za DHA i 38,6 ± 1,8% za EPA. %EE za DHA i EPA u liposomima značajno se povećala primjenom ultrazvučne obrade (vrijednost p manja od 0,05; statistički značajne vrijednosti).
Ultrazvučno pripremljeni liposomi opterećeni masnim kiselinama DHA i EPA.
Studija i slika: Hadian et al. 2014
Poređenje efikasnosti: ultrazvučna enkapsulacija naspram ekstruzije liposoma
Pri poređenju ultrazvučne enkapsulacije sondnog tipa sa sonikacijom u kupelji i tehnikom ekstruzije, vrhunsko formiranje liposoma postiže se sondnom sonikacijom.
Hadia et al. (2014) uporedili su sondnu sonikaciju (UP200S), sonikaciju u kupelji i ekstruziju kao tehnike za pripremu liposoma s omega-3 ribljim uljem. Liposomi pripremljeni sonikacijom sondnog tipa bili su sferičnog oblika i zadržali su visok strukturni integritet. Studija je zaključila da sonikacija prethodno formiranih liposoma sondnog tipa olakšava pripremu liposoma s visokim opterećenjem DHA i EPA. Sonikacijom sondnog tipa omega-3 masne kiseline DHA i EPA enkapsulirane su u nanoliposomalnu membranu. Enkapsulacija omega-3 masne kiseline čini visoko bioraspoloživim i štiti ih od oksidativne razgradnje.
Važni faktori za visokokvalitetne liposome
Nakon pripreme liposoma, stabilizacija i skladištenje liposomalnih formulacija imaju ključnu ulogu u dobijanju dugoročno stabilne i vrlo potentne formulacije nosača.
Kritični faktori koji utiču na stabilnost liposoma uključuju pH vrijednost, temperaturu skladištenja i materijale posuda za skladištenje.
Za gotovu formulaciju pH vrijednost od otprilike 6,5 smatra se idealnom jer je pri pH 6,5 hidroliza lipida svedena na najnižu stopu.
Budući da liposomi mogu oksidirati i izgubiti svoj zarobljeni teret tvari, preporučuje se temperatura skladištenja od otprilike 2-8 °C. Napunjeni liposomi ne smiju biti izloženi uvjetima zamrzavanja i odmrzavanja jer stres zamrzavanja i odmrzavanja potiče curenje enkapsuliranih bioaktivnih spojeva .
Posudu za skladištenje i njene zatvarače treba pažljivo odabrati jer liposomi nisu kompatibilni s određenim plastičnim materijalima. Da bi se spriječila razgradnja liposoma, injekcijske suspenzije liposoma treba skladištiti u staklenim ampulama, a ne u bočicama za injekcije sa čepom. Kompatibilnost s elastomernim čepovima bočica za injekcije mora se ispitati. Da bi se izbjegla fotooksidacija lipidnih kompozita, vrlo je važno skladištenje zaštićeno od svjetlosti, npr. u tamnoj staklenoj boci i na tamnom mjestu. Za liposomalne formulacije za infuziju mora se osigurati kompatibilnost suspenzija liposoma s intravenskim cijevima (izrađenim od sintetičke plastike). Uvjeti skladištenja i kompatibilnost materijala trebaju biti navedeni na etiketi liposomalne formulacije. [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]
Nakon formiranja lipidnog filma i naknadne rehidracije, sonikacija se koristi za poticanje zarobljavanja aktivnih sastojaka u liposomu. Osim toga, sonikacija postiže željenu veličinu liposoma.
Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji za liposomalne formulacije
Hielscher sonikatori su pouzdane mašine koje se koriste u farmaceutskoj proizvodnji i proizvodnji dodataka prehrani za formulaciju visokokvalitetnih liposoma opterećenih masnim kiselinama, vitaminima, antioksidansima, peptidima, polifenolima i drugim bioaktivnim spojevima. Kako bi zadovoljio zahtjeve svojih kupaca, Hielscher nudi ultrazvučne uređaje od kompaktnih ručnih laboratorijskih homogenizatora i stolnih ultrazvučnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema za proizvodnju velikih količina liposomalnih formulacija. Ultrazvučna formulacija liposoma može se provoditi kao šaržni ili kontinuirani inline proces. Na raspolaganju je širok izbor ultrazvučnih sonotroda (sondi) i reaktorskih posuda kako bi se osigurala optimalna postavka za vašu proizvodnju liposoma. Robusnost Hielscher sonikatora omogućuje rad 24/7 pri velikom opterećenju iu zahtjevnim okruženjima.
Tabela u nastavku daje orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorijskog do pilot i industrijskog mjerila.
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.
Zanimljivosti
Šta su liposomi?
Liposom je sferična vezikula koja ima barem jedan lipidni dvosloj. Poznato je da su liposomi izvrsni nosači lijekova i koriste se kao vehikul za unos hranjivih tvari, dodataka prehrani i farmaceutskih lijekova u ciljno 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 vodene jezgre koju okružuje hidrofobna membrana u obliku lipidnog dvosloja; hidrofilne otopljene tvari rastvorene u jezgri su zarobljene i ne mogu lako proći kroz dvosloj. Hidrofobni molekuli mogu se pohraniti u dvosloj. Liposom se stoga može opteretiti hidrofobnim i/ili hidrofilnim molekulima. Da bi se molekuli isporučili do ciljnog mjesta, lipidni dvosloj se može stopiti s drugim dvoslojima, kao što je ćelijska membrana, čime se tvari enkapsulirane u liposomu isporučuju u ćelije.
Budući da je krvotok sisara na vodenoj bazi, liposomi efikasno transportuju hidrofobnu tvar kroz tijelo do ciljnih ćelija. Liposomi se stoga koriste za povećanje bioraspoloživosti molekula netopivih u vodi (npr. CBD, kurkumin, molekule lijekova).
Liposomi se uspješno pripremaju ultrazvučnom nanoemulzifikacijom i enkapsulacijom.
Struktura liposoma: vodena jezgra i fosfolipidni dvosloj s hidrofilnim glavama i hidrofobnim/lipofilnim repovima.
Omega-3 masne kiseline
Omega-3 (ω-3) i omega-6 (ω-6) masne kiseline obje su polinezasićene masne kiseline (PUFA) i doprinose brojnim funkcijama u ljudskom tijelu. Posebno su omega-3 masne kiseline poznate po svojim protuupalnim svojstvima i svojstvima koja promoviraju zdravlje.
Eikozapentaenska kiselina ili EPA (20:5n-3) djeluje kao prekursor prostaglandina-3 (koji inhibira agregaciju trombocita), tromboksana-3 i eikozanoida leukotriena-5 te ima ključnu ulogu za zdravlje srca i krvnih žila i mozga.
Dokozaheksaenska kiselina ili DHA (22:6n-3) glavna je strukturna komponenta centralnog nervnog sistema sisara. DHA je najzastupljenija omega−3 masna kiselina u mozgu i mrežnici, a oba organa, mozak i mrežnica, oslanjaju se na unos DHA hranom kako bi pravilno funkcionisali. DHA podržava širok spektar svojstava ćelijskih membrana i ćelijske signalizacije, osobito u sivoj tvari mozga kao i u vanjskim segmentima fotoreceptorskih ćelija mrežnice, koji su bogati membranama.
Izvori omega-3 masnih kiselina u hrani
Neki od izvora ω-3 u hrani su riba (npr. ribe hladnih voda poput lososa, sardina, skuše), ulje jetre bakalara, školjke, kavijar, morske alge, ulje morskih algi, laneno sjeme, sjeme konoplje, sjemenke chia i orasi.
Standardna zapadnjačka prehrana obično uključuje velike količine omega-6 (ω-6) masnih kiselina, jer su namirnice poput žitarica, biljnih ulja iz sjemenki, peradi i jaja bogate omega-6 lipidima. S druge strane, omega-3 (ω-3) masne kiseline, koje se uglavnom nalaze u ribama hladnih voda, konzumiraju se u znatno manjim količinama, pa je omjer omega-3 i omega-6 često potpuno neuravnotežen.
Zbog toga ljekari 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 ih tijelo zahtijeva za pravilno vitalno funkcionisanje, ali ih ne može sintetizirati. Općenito, esencijalne masne kiseline i njihovi derivati ključni su za mozak i nervni sistem, a čine 15%–30% suhe težine mozga. Esencijalne masne kiseline dijele se na zasićene, nezasićene i polinezasićene masne kiseline. Za ljude je poznato da su samo dvije masne kiseline esencijalne, i to alfa-linolenska kiselina, koja je omega-3 masna kiselina, i linolna kiselina, koja je omega-6 masna kiselina. Postoje i neke druge masne kiseline koje se mogu klasificirati kao “uvjetno esencijalne”, što znači da mogu postati esencijalne u određenim razvojnim stanjima ili stanjima bolesti; primjeri uključuju dokozaheksaensku kiselinu, koja je omega-3 masna kiselina, i gama-linolensku kiselinu, omega-6 masnu kiselinu.