Ultrazvuková výroba liposomálních omega-3 mastných kyselin

Nanoliposomy jsou vysoce účinné nosiče léčiv, které se používají ke zvýšení biologické dostupnosti bioaktivních sloučenin, jako jsou omega-2 mastné kyseliny, vitaminy a další látky. Ultrazvuková enkapsulace bioaktivních sloučenin je rychlá a jednoduchá technika přípravy nanoliposomů s vysokým obsahem léčiva. Ultrazvuková enkapsulace do liposomů zvyšuje stabilitu a biologickou dostupnost těchto sloučenin.

Liposomální omega-3 mastné kyseliny

Omega-3 mastné kyseliny, jako je kyselina eikosapentaenová (EPA) a kyselina dokosahexaenová (DHA), hrají zásadní roli pro správný průběh mnoha životně důležitých biochemických reakcí v lidském těle. EPA a DHA se vyskytují především v rybách ze studených vod, v tresčích játrech a v korýších a měkkýších. Jelikož ne každý konzumuje doporučené dvě porce ryb týdně, rybí olej se často užívá ve formě doplňků stravy. Omega-3 mastné kyseliny, jako jsou EPA a DHA, se navíc používají jako léčiva k léčbě kardiovaskulárních onemocnění a onemocnění mozku a také v léčbě rakoviny. Ke zlepšení biologické dostupnosti a rychlosti vstřebávání se široce a úspěšně používá ultrazvuková enkapsulace do liposomů.

Ultrazvuková enkapsulace omega-3 mastných kyselin do liposomů

Ultrazvuková enkapsulace je spolehlivá technika přípravy liposomů s vysokým obsahem účinných látek. Ultrazvuková nanoemulgace narušuje fosfolipidové dvojvrstvy a dodává energii, která podporuje skládání amfifilních vezikul kulovitého tvaru známých jako liposomy.
Sonikace umožňuje řídit velikost liposomů během ultrazvukového procesu přípravy: velikost liposomů se zmenšuje s rostoucí energií ultrazvuku. Menší liposomy nabízejí vyšší biologickou přístupnost a mohou transportovat molekuly mastných kyselin k cílovým místům s vyšší úspěšností, protože menší velikost usnadňuje prostupnost buněčnými membránami.
Liposomy jsou známé jako účinné nosiče léčiv, které lze díky amfifilní struktuře jejich dvojvrstev naplnit lipofilními i hydrofilními látkami. Další výhodou liposomů je možnost jejich chemické modifikace začleněním polymerů vázaných na lipidy do formulace, čímž se zlepší vychytávání uzavřených molekul v cílové tkáni a prodlouží se uvolňování léčiva, a tím i jeho poločas. Liposomální enkapsulace chrání bioaktivní sloučeniny také před oxidační degradací, což je důležitý faktor u polynenasycených mastných kyselin, jako jsou EPA a DHA, které jsou náchylné k oxidaci.
Hadia et al. (2014) zjistili, že ultrazvuková enkapsulace DHA a EPA pomocí sondového sonikátoru UP200S poskytla vynikající účinnost enkapsulace (%EE), a to 56,9 ± 5,2% pro DHA a 38,6 ± 1,8% pro EPA. %EE liposomů pro DHA a EPA se při použití sonikace významně zvýšila (p hodnota menší než 0,05; statisticky významné hodnoty).

Ultrazvukem připravené liposomy naplněné mastnými kyselinami DHA a EPA.
Studie a obrázek: Hadian et al. 2014

Srovnání účinnosti: ultrazvuková enkapsulace vs. extruze liposomů

Při srovnání ultrazvukové enkapsulace sondou se sonikací v lázni a technikou extruze se lepší tvorby liposomů dosahuje sonikací sondou.
Hadia et al. (2014) porovnali sonikaci sondou (UP200S), sonikaci v lázni a extruzi jako techniky přípravy liposomů s omega-3 rybím olejem. Liposomy připravené sonikací sondou měly kulovitý tvar a zachovaly si vysokou strukturní integritu. Studie dospěla k závěru, že sonikace předem vytvořených liposomů sondou usnadňuje přípravu liposomů s vysokým obsahem DHA a EPA. Sonikací sondou byly omega-3 mastné kyseliny DHA a EPA enkapsulovány do nanoliposomální membrány. Enkapsulace činí omega-3 mastné kyseliny vysoce biologicky dostupnými a chrání je před oxidační degradací.

Důležité faktory pro vysoce kvalitní liposomy

Po přípravě liposomů hraje stabilizace a skladování liposomálních formulací zásadní roli pro získání dlouhodobě stabilní a vysoce účinné nosičové formulace.
Mezi kritické faktory ovlivňující stabilitu liposomů patří hodnota pH, teplota skladování a materiály skladovacích nádob.
Pro hotovou formulaci se za ideální považuje hodnota pH přibližně 6,5, protože při pH 6,5 je hydrolýza lipidů snížena na nejnižší míru.
Jelikož liposomy mohou oxidovat a ztrácet uzavřené látky, doporučuje se teplota skladování přibližně 2–8 °C. Naplněné liposomy nesmějí být vystaveny zmrazování a rozmrazování, protože stres ze zmrazování a rozmrazování podporuje únik enkapsulovaných bioaktivních sloučenin.
Skladovací nádoby a jejich uzávěry je třeba pečlivě vybírat, protože liposomy nejsou kompatibilní s některými plastovými materiály. Aby se zabránilo degradaci liposomů, měly by se injekční liposomální suspenze skladovat ve skleněných ampulích, nikoli v injekčních lahvičkách se zátkou. Kompatibilitu s elastomerovými zátkami injekčních lahviček je nutné otestovat. Aby se zabránilo fotooxidaci lipidových složek, je velmi důležité skladování chráněné před světlem, např. v tmavé skleněné lahvi a na tmavém místě. U infuzních liposomálních formulací musí být zajištěna kompatibilita liposomálních suspenzí s intravenózními hadičkami (vyrobenými ze syntetického plastu). Podmínky skladování a kompatibilita materiálů by měly být uvedeny na etiketě liposomální formulace. [srov. Kulkarni a Shaw, 2016]

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

Vysoce výkonné sonikátory pro liposomální formulace

Sonikátory Hielscher jsou spolehlivé stroje používané ve farmaceutické výrobě a ve výrobě doplňků stravy k formulaci vysoce kvalitních liposomů naplněných mastnými kyselinami, vitaminy, antioxidanty, peptidy, polyfenoly a dalšími bioaktivními sloučeninami. Aby uspokojila požadavky svých zákazníků, dodává společnost Hielscher sonikátory od kompaktních ručních laboratorních homogenizátorů a stolních sonikátorů až po plně průmyslové ultrazvukové systémy pro výrobu velkých objemů liposomálních formulací. Ultrazvukovou formulaci liposomů lze provádět vsádkově nebo jako kontinuální inline proces. K dispozici je široká škála ultrazvukových sonotrod (sond) a reaktorových nádob, které zajistí optimální sestavu pro Vaši výrobu liposomů. Robustnost sonikátorů Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích.
Níže uvedená tabulka Vám poskytne představu o přibližné zpracovatelské kapacitě našich sonikátorů: