Lipozomálně enkapsulované bioaktivní molekuly pomocí ultrazvuku

Sonikace je známá svou vysokou účinností při přípravě lipozomálních formulací. Typické lipozomální formulace enkapsulují pomocí sonikace vitamin C, CBD, kurkumin, quercitin, astaxanthin, peptidy a mnoho dalších bioaktivních látek. Ultrazvuková enkapsulace do lipozomů je jednoduchá, rychlá a účinná technika, která umožňuje vyrábět stabilní, vysoce naplněné vezikuly. Ultrazvukem enkapsulované živiny vynikají špičkovou biologickou dostupností.

Přehled: Lipozomální enkapsulace bioaktivních látek pomocí sonikace

Ultrazvuková enkapsulace nabízí vysoce účinnou a dobře řiditelnou metodu začleňování bioaktivních látek do lipozomů, která zvyšuje jejich stabilitu, biologickou dostupnost a funkční účinnost. Akustická kavitace vyvolaná vysoce intenzivním ultrazvukem podporuje rychlou hydrataci lipidů, zmenšování velikosti vezikul a rovnoměrnou disperzi, a umožňuje tak tvorbu malých, homogenních lipozomů s úzkou distribucí velikosti. Tato technika usnadňuje dosažení vysoké účinnosti enkapsulace hydrofilních i lipofilních látek a zároveň minimalizuje potřebu organických rozpouštědel či drsných 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 lipozomy a jaké jsou jejich výhody?

Lipozomy jsou vezikuly tvořené vodným jádrem uzavřeným v jedné nebo více fosfolipidových dvojvrstvách. Protože lipozomy mají vodné jádro obklopené lipidovou vrstvou a hydrofilním vnějším obalem, jsou lipozomy rozpustné ve vodě a mohou v příslušných kompartmentech vezikuly přenášet látky rozpustné ve vodě i v tucích. Díky tomu jsou lipozomy vysoce účinným transportním systémem pro terapeuticky aktivní molekuly. Lipozomy vznikají narušením biologických membrán, tedy procesem, který sonikace podporuje a zintenzivňuje. Lipozomy se nejčastěji skládají z fosfolipidů, zejména fosfatidylcholinu, mohou však obsahovat i jiné lipidy, například vaječný fosfatidylethanolamin, pokud jsou kompatibilní se strukturou lipidové dvojvrstvy. Lipozomy se tvoří spontánně při hydrataci fosfolipidů. V prvním kroku – fázi hydratace – se sonikace používá k nanoemulgaci lipidů a vodné fáze, aby se podpořila tvorba vysoce naplněných multilamelárních vezikul (MLV). Následně lze sonikaci v případě potřeby použít ke zmenšení velikosti lipozomů. Pro dosažení menší velikosti vezikul se sonikace používá k dispergaci lipozomů a zmenšení jejich velikosti na monodisperzní velké unilamelární vezikuly (LUV) nebo malé unilamelární vezikuly (SUV).
Ultrazvuková technika tvorby lipozomů a zmenšování jejich velikosti je spolehlivá, rychlá, účinná, snadná a bezpečná. Vyrobené lipozomy vykazují vysoký obsah bioaktivních látek, vysokou stabilitu a špičkovou biologickou dostupnost.

Proč ultrazvukové čisticí lázně nedokážou vyrobit vysoce kvalitní lipozomy?

Výroba lipozomů vyžaduje ultrazvukové zařízení, které dokáže dodat dostatek energie k vytvoření rovnoměrných částic nanometrické velikosti. Lipozomy vyrobené doma pomocí ultrazvukové čističky šperků jsou obvykle zcela neúčinné, protože takto připravené lipozomy nemají potřebnou nanometrickou velikost ani neenkapsulují bioaktivní živiny účinně a dlouhodobě stabilně. Pro přípravu vysoce kvalitních lipozomů je preferovanou technologií sondový sonikátor, protože sonda (sonotroda) dokáže do média přenést intenzivní akustickou energii potřebnou k tvorbě vysoce naplněných účinných lipozomů. Lipozomy vyrobené pomocí ultrazvukové sonotrody mají obecně distribuci velikosti částic 100–500nm, což je optimální pro vysoké naplnění a špičkovou biologickou dostupnost.
Použití ultrazvukového reaktoru s průtokovou celou umožňuje připravovat lipozomy v bezkyslíkatém prostředí, a zabránit tak oxidační degradaci.
Sondové sonikátory poskytují energii potřebnou k výrobě vysoce kvalitních lipozomů, které jsou:

Po vytvoření lipidového filmu a jeho následné rehydrataci se sonikace používá k podpoře zachycení účinných látek v lipozomech. Sonikace navíc zajišťuje dosažení požadované velikosti lipozomů.

Lipozomálně enkapsulované molekuly pomocí ultrazvuku

Níže uvedený seznam naznačuje, které látky již byly úspěšně enkapsulovány do lipozomálních formulací ultrazvukovou metodou přípravy.

• antioxidanty jako glutathion, vitamin C, methylované vitaminy skupiny B, resveratrol, CoQ10 atd.
• fenolické látky: flavonoidy jako fisetin, quercitin, oligomerní proanthokyanidiny (OPC); saponiny jako astralgaloside; alkaloidy
• minerály jako 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 omega-3 mastné kyseliny EPA a DHA; dipalmitoyl-fosfatidylcholin (DPPC) atd.
• aminokyseliny jako 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 kyselina hyaluronová, polysacharidy z hub atd.
• kanabinoidy jako CBD, CBG, THC
• nootropika, tzv. smart drugs a látky zlepšující kognitivní funkce, které mohou zahrnovat výše uvedené látky i další molekuly

Nanotechnologicky vylepšená lipozomální formulace bioaktivních molekul nabízí vyšší míru absorpce, špičkovou biologickou dostupnost a může látkám umožnit průchod hematoencefalickou bariérou.
Alternativními lipidovými systémy pro dopravu léčiv jsou nanoemulze a lipidové koloidní nosiče, jako jsou pevné lipidové nanočástice (SLN) a nanostrukturované lipidové nosiče (NLC). Všechny z nich – nanoemulze, SLN i NLC – lze pomocí sonikace spolehlivě vytvářet a plnit.
Přečtěte si více o ultrazvukem extrahované a nanoenkapsulované Aloe Vera!

Zvolte preferovanou metodu tvorby lipozomů

Sonikace se široce používá v řadě metod přípravy a zpracování lipozomů, protože podporuje jak tvorbu lipozomů, tak kontrolu jejich následného zpracování. Lze ji použít při přímé tvorbě lipozomů dispergací lecitinu (fosfolipidů) ve vodné fázi, která podporuje rychlý vznik vezikul, a běžně se používá také v zavedených technikách, jako je reverzní fázová evaporace a hydratace tenkého filmu, ke zlepšení disperze lipidů a urychlení tvorby vezikul. Kromě počáteční přípravy se sonikace často využívá k plnění předem vytvořených (prázdných) lipozomů pomocí sonoporace, která umožňuje účinné začlenění bioaktivních látek, a je standardním nástrojem pro zmenšování velikosti lipozomů, při němž vznikají menší, rovnoměrnější vezikuly s užší distribucí velikosti pro lepší stabilitu a transportní účinnost.
Zjistěte více o různých ultrazvukem podporovaných metodách výroby lipozomů:

• Ultrazvuková tvorba lipozomů s využitím lecitinu
• Ultrazvuková metoda reverzní fázové evaporace
• Ultrazvuková hydratace tenkého filmu

Faktory ovlivňující kvalitu lipozomů

Kvalita lipozomů je dána rovnoměrností velikosti částic a lamelarity, účinností zachycení (%EE) / enkapsulační náplní a stabilitou. Metoda přípravy, podmínky zpracování, suroviny a skladování jsou důležité faktory, které přispívají ke kvalitě, a tím i k účinnosti lipozomálních formulací. Snímek SEM vlevo ukazuje ultrazvukem připravené lipozomy naplněné mastnými kyselinami DHA a EPA s použitím ultrazvukového přístroje Hielscher UP200S (studie a snímek: Hadian et al. 2014).
Ultrazvuková příprava lipozomů je spolehlivá technika, která poskytuje malou, rovnoměrnou velikost lipozomálních částic s vysokým obsahem bioaktivních molekul. Parametry ultrazvukového procesu (jako amplituda, celková energie, čas, pulzace, teplota, tlak) lze přesně nastavit. Jako netermická technika zpracování je princip sonikace založen čistě na mechanickém smyku. Nárůst teploty v sonikované kapalině je třeba vysvětlit druhým termodynamickým zákonem, podle něhož se veškerá dodaná energie nakonec přemění na teplo. Pro udržení stabilní nízké teploty lipozomálního média nabízí Hielscher Ultrasonics propracovaná chladicí řešení, jako jsou ledové lázně a také reaktory a průtokové cely s chladicími plášti. Výsledky ultrazvukové výroby lipozomů jsou reprodukovatelné, což je důležité pro standardizovaný proces a trvale vysokou kvalitu produktu.
Vysoce kvalitní fosfolipidy s vysokým podílem fosfatidylcholinu a fosfatidylethanolaminu poskytují stabilní obal lipozomu, který zabraňuje úniku živin. Pevný fosfolipidový obal také chrání enkapsulované živiny před oxidační a tepelnou degradací. Proto je nezbytný vyvážený poměr fosfolipidů k vodné fázi a k enkapsulovaným živinám (bioaktivním molekulám).

Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro výrobu lipozomů

Systémy Hielscher Ultrasonics jsou spolehlivá zařízení používaná ve farmaceutické výrobě a výrobě doplňků stravy k formulaci vysoce kvalitních lipozomů naplněných vitaminy, antioxidanty, flavonoidy, peptidy, polyfenoly a dalšími bioaktivními látkami / živinami. Aby vyhověl požadavkům svých zákazníků, dodává Hielscher ultrazvukové přístroje od kompaktních ručních laboratorních homogenizátorů a stolních sonikátorů až po plně průmyslové ultrazvukové systémy pro výrobu velkých objemů lipozomálních formulací. Ultrazvukovou formulaci lipozomů lze provádět vsádkově nebo jako kontinuální inline proces s využitím ultrazvukového průtokového reaktoru. K dispozici je široká škála ultrazvukových sonotrod (sond) a reaktorových nádob, které zajistí optimální sestavu pro Vaši výrobu lipozomů. Robustnost ultrazvukových zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích.
Přesná kontrola všech důležitých procesních parametrů, jako je amplituda, tlak, teplota a doba sonikace, činí ultrazvukový proces spolehlivým a reprodukovatelným. Hielscher Ultrasonics si je vědom významu trvale vysoké kvality produktů a podporuje výrobce doplňků stravy a léčiv při zavádění standardizace procesů a GMP (správné výrobní praxe) pomocí inteligentního softwaru a automatického záznamu dat. Naše digitální ultrazvukové homogenizátory automaticky zaznamenávají všechny parametry ultrazvukového procesu na vestavěnou SD kartu. Digitální dotykové displeje a vzdálené ovládání přes prohlížeč umožňují nepřetržité sledování procesu a přesné nastavení procesních parametrů, kdykoli je to potřeba. To výrazně usnadňuje monitorování procesu a kontrolu kvality.
Níže uvedená tabulka Vám poskytne představu o přibližné zpracovatelské kapacitě našich ultrazvukových přístrojů: