Lipozomálně enkapsulované bioaktivní molekuly s ultrazvukem

Ultrazvuku je dobře známo, že je vysoce účinný při přípravě lipozomálních formulací. Typické lipozomální formulace zapouzdřují vitamín C, CBD, kurkumin, kvercitin, astaxanthin, peptidy a manifiold další bioaktivní sloučeniny pomocí ultrazvuku. Ultrazvukové zapouzdření lipozomu je jednoduchá, rychlá a účinná technika, která umožňuje vytvářet stabilní, vysoce zatížené vezikuly. Ultrazvukem zapouzdřené živiny vynikají vynikající biologickou dostupností.

Přehled: Lipozomální enkapsulace bioaktivních látek pomocí sonikace

Ultrazvuková enkapsulace nabízí vysoce účinnou a kontrolovatelnou metodu inkorporace bioaktivních látek do liposomů, která zvyšuje jejich stabilitu, biologickou dostupnost a funkční vlastnosti. Akustická kavitace generovaná ultrazvukem vysoké intenzity podporuje rychlou hydrataci lipidů, zmenšení velikosti vezikul a rovnoměrnou disperzi, což umožňuje tvorbu malých, homogenních lipozomů s úzkou distribucí velikosti. Tato technika usnadňuje vysokou účinnost enkapsulace hydrofilních i lipofilních sloučenin a zároveň minimalizuje potřebu organických rozpouštědel nebo náročných podmínek zpracování. Ultrazvukové zpracování navíc umožňuje přesnou kontrolu velikosti částic a lamelarity, což jsou kritické parametry pro optimalizaci řízeného uvolňování, buněčného příjmu a dlouhodobé stability citlivých bioaktivních látek ve farmaceutických, nutraceutických a kosmetických aplikacích.

Co jsou liposomy a jaké jsou jejich výhody?

Liposomy jsou vezikuly skládající se z vodného jádra uzavřeného v jedné nebo více fosfolipidových dvojvrstvách. Vzhledem k tomu, že liposomy mají vodné jádro obklopené lipidovou vrstvou a hydrofilním vnějším obalem, jsou liposomy rozpustné ve vodě a mohou transportovat sloučeniny rozpustné ve vodě a v tucích v příslušných oddílech vezikuly. Díky tomu jsou liposomy vysoce účinným systémem dodávání terapeuticky aktivních molekul. Liposomy vznikají narušením biologických membrán, což je proces, který je podporován a zintenzivňován ultrazvukem. Liposomy se nejčastěji skládají z fosfolipidů, zejména fosfatidylcholinu, ale mohou zahrnovat i jiné lipidy, jako je vaječný fosfatidylethanolamin, pokud jsou kompatibilní se strukturou lipidové dvojvrstvy. Liposomy se tvoří spontánně, když jsou fosfolipidy hydratovány. V prvním kroku – Fáze hydratace – sonikace se používá k nanoemulgaci lipidů a vodné fáze, aby se podpořila tvorba vysoce zatížených multilamelárních váčků (MLV). Následně lze v případě potřeby použít sonifikaci ke snížení velikosti lipozomu. Pro získání menší velikosti vezikul se používá sonikace k disperzi a snížení velikosti lipozomu na mono-dispergované velké unilamelární vezikuly (LUV) nebo malé uni-lamelární vezikuly (SUV).
Ultrazvuková technika tvorby lipozomů a zmenšení velikosti lipozomů je spolehlivá, rychlá, účinná, snadná a bezpečná. Vyrobené liposomy vykazují vysokou zátěž bioaktivních látek, vysokou stabilitu a vynikající biologickou dostupnost.

Proč ultrazvukové čisticí lázně nejsou schopny produkovat vysoce kvalitní liposomy?

Výroba lipozomů vyžaduje ultrazvukové zařízení, které dokáže dodat dostatek energie k vytvoření jednotných částic o velikosti nanočástic. Domácí liposomy pomocí ultrazvukového čističe šperků jsou obvykle obecně neúčinné, protože připravené liposomy nevykazují potřebnou nanovelikost ani nezapouzdřují bioaktivní živiny účinným a dlouhodobě stabilním způsobem. Aby bylo možné připravit vysoce kvalitní liposomy, je preferovanou technologií ultrazvukový typ sondy, protože sonda (sonotroda) může přenášet intenzivní akustickou energii potřebnou pro tvorbu vysoce zatížených účinných liposomů do média. Obecně platí, že liposomy vyrobené ultrazvukovou sondou mají distribuci velikosti částic 100-500 nm, což je optimální pro vysoké zatížení a vynikající biologickou dostupnost.
Použití ultrazvukového reaktoru s průtokovými buňkami umožňuje připravit liposomy v prostředí bez kyslíku, aby se zabránilo oxidační degradaci.
Ultrazvukové sondy poskytují potřebnou energii k výrobě vysoce kvalitních lipozomů, které jsou:

Po vytvoření lipidového filmu a následné rehydrataci se k podpoře zachycení účinných látek v liposomech používá sonikace. Sonikací se navíc dosáhne požadované velikosti liposomů.

Lipozomální enkapsulované molekuly s ultrazvukem

Níže uvedený seznam uvádí, které látky již byly úspěšně enkapsulovány do lipozomových preparátů pomocí ultrazvukové přípravy.

• antioxidanty, jako je glutathion, vitamín C, methylované vitamíny B, resveratrol, koenzym Q10 atd.
• fenolické látky: flavonoidy jako fisetin, kvercitin, oligomerní proanthokyanidiny (OPC); saponiny, jako je astralgalosid; alkaloidy
• minerály, jako jsou cheláty hořčíku (např. threonát hořečnatý, orotát hořečnatý), zinek, měď atd.
• terpeny jako astaxanthin, limonen, pinen, humulen, linalool, beta-karyofylen, fytol, geraniol, terpinolen atd.
• lipidy, jako jsou omega-3 mastné kyseliny EPA a DHA; dipalmitoyl-fosfatidylcholin (DPPC) atd.
• aminokyseliny, jako je kreatin, glycin, 5-HTP (5-hydroxytryptophan), fenylalanin, L-theanin, GABA (kyselina gama-aminomáselná), taurin, N-acetylcystein (NAC), L-tyrosin atd.
• peptidy, např. oxytocin, kolagen, Peptidy GLP-1 atd.
• polysacharidy, jako je kyselina hyaluronová, houbové polisacharidy atd.
• kanabinoidy jako CBD, CBG, THC
• nootropika, chytré drogy a kognitivní enhancery, které mohou zahrnovat látky uvedené výše, stejně jako jiné molekuly

Nano-zesílené lipozomální složení bioaktivních molekul nabízí vyšší míru absorpce, vynikající biologickou dostupnost a může umožnit látkám procházet hematoencefalickou bariérou.
Alternativními systémy pro dodávání léčiv na bázi lipidů jsou nanoemulze a koloidní nosiče na bázi lipidů, jako jsou pevné lipidové nanočástice (SLN) a nanostrukturované lipidové nosiče (NLC). Všechny z nich, nanoemulze, SLN a NLC, lze spolehlivě vytvořit a načíst pod sonikací.
Přečtěte si více o ultrazvukem extrahované a nano-zapouzdřené Aloe Vera!

Vyberte si preferovanou metodu tvorby liposomů

Sonikace se široce používá při různých metodách přípravy a zpracování lipozomů, protože podporuje jak tvorbu lipozomů, tak kontrolu po zpracování. Lze ji použít při přímé tvorbě lipozomů dispergací lecitinu (fosfolipidů) ve vodné fázi, aby se podpořila rychlá tvorba vezikul, a běžně se používá také při zavedených technikách, jako je odpařování v reverzní fázi a hydratace tenkého filmu, aby se zlepšila disperze lipidů a urychlila tvorba vezikul. Kromě počáteční přípravy se sonikace často používá k plnění předem vytvořených (prázdných) liposomů pomocí sonoporace, což umožňuje účinné začlenění bioaktivních sloučenin, a je standardním nástrojem pro zmenšování velikosti liposomů, čímž se vytvářejí menší, rovnoměrnější vezikuly s užší distribucí velikosti pro lepší stabilitu a výkonnost podávání.
Další informace o různých metodách výroby lipozomů pomocí ultrazvuku:

• Ultrazvuková tvorba liposomů pomocí lecitinu
• Ultrazvuková metoda reverzního fázového odpařování
• Ultrazvuková hydratace tenké vrstvy

Faktory, které ovlivňují kvalitu liposomů

Kvalita liposomů je určena rovnoměrností velikosti částic a lamelaritou, účinností zachycování (�) / zatížením zapouzdření a stabilitou. Způsob přípravy, podmínky zpracování, suroviny a skladování jsou důležitými faktory, které přispívají ke kvalitě a tím i účinnosti lipozomálních přípravků. Obrázek SEM vlevo ukazuje ultrazvukem připravené liposomy naložené mastnými kyselinami DHA a EPA pomocí Hielscher ultrasonicator UP200S (studie a obrázek: Hadian et al. 2014).
Ultrazvuková příprava liposomů je spolehlivá technika, která poskytuje malou, jednotnou velikost lipozomálních částic s vysokým zatížením bioaktivních molekul. Parametry ultrazvukového procesu (jako je amplituda, celková energie, čas, pulzace, teplota, tlak) jsou přesně nastavitelné. Jako technika netepelného zpracování je pracovní princip sonifikace založen na čistě mechanickém smyku. Nárůst teploty v sonikované kapalině lze vysvětlit druhým termodynamickým zákonem, který říká, že jakákoli použitá energie je nakonec přeměněna na teplo. Pro udržení stabilní nízké teploty lipozomálního média poskytuje Hielscher Ultrasonics sofistikovaná řešení chlazení, jako jsou ledové lázně, stejně jako reaktory a průtokové články s chladicími plášti. Výsledky ultrazvukové výroby lipozomů jsou reprodukovatelné, což je důležité pro standardizovaný proces a trvale vysokou kvalitu výrobků.
Vysoce kvalitní fosfolipidy s vysokým procentem fosfatidylcholinu a fosfatidylethanolaminu poskytují stabilní lipozomální obal, který zabraňuje úniku živin. Silný fosfolipidový obal také chrání zapouzdřené živiny před oxidační a tepelnou degradací. Proto je nezbytný vyvážený poměr fosofolipidů k vodné fázi a zapouzdřeným živinám (bioaktivním molekulám).

Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro výrobu lipozomů

Hielscher Ultrasonics’ jsou spolehlivé stroje používané ve farmaceutické výrobě a výrobě doplňků stravy k formulaci vysoce kvalitních liposomů s obsahem vitamínů, antioxidantů, flavonoidů, peptidů, polyfenolů a dalších bioaktivních látek/živin. Pro uspokojení svých zákazníků’ požadavky, Hielscher dodává ultrasonicators od kompaktní ruční laboratorní homogenizátor a stolní ultrasonicators plně průmyslové ultrazvukové systémy pro výrobu velkých objemů lipozomálních formulací. Ultrazvukové lipozomové formulace lze provozovat jako dávkový nebo kontinuální inline proces s využitím ultrazvukového průtočného reaktoru. K dispozici je široká škála ultrazvukových sonotrod (sond) a reaktorových nádob, které zajistí optimální nastavení pro vaši výrobu lipozomů. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz při vysokém zatížení a v náročném prostředí.
Přesné řízení všech důležitých parametrů procesu, jako je amplituda, tlak, teplota a doba sonikace, činí ultrazvukový proces spolehlivým a reprodukovatelným. Hielscher Ultrasonics ví o důležitosti trvale vysoké kvality výrobků a podporuje výrobce doplňků a terapeutik k implementaci standardizace procesů a GMP (Správná výrobní praxe) inteligentním softwarem a automatickým záznamem dat. Naše digitální ultrazvukové homogenizátory automaticky zaznamenávají všechny parametry ultrazvukového procesu na vestavěnou SD kartu. Digitální dotykové displeje a dálkové ovládání prohlížeče umožňují nepřetržité monitorování procesu a umožňují přesné nastavení procesních parametrů, kdykoli je to potřeba. To výrazně usnadňuje monitorování procesu a kontrolu kvality.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: