Liposomale indkapslede bioaktive molekyler med ultralyd

Ultralydbehandling er velkendt for at være yderst effektiv til fremstilling af liposomale formuleringer. Typiske liposomformuleringer indkapsler C-vitamin, CBD, curcumin, quercitin, astaxanthin, peptider og manifiold andre bioaktive forbindelser ved hjælp af ultralydbehandling. Ultralyd liposomindkapsling er en enkel, hurtig og effektiv teknik, der gør det muligt at producere stabile, højt belastede vesikler. Ultralydsindkapslede næringsstoffer udmærker sig med overlegen biotilgængelighed.

Oversigt: Liposomal indkapsling af bioaktive forbindelser ved hjælp af sonikering

Ultralydindkapsling tilbyder en meget effektiv og kontrollerbar metode til at inkorporere bioaktive forbindelser i liposomer, hvilket forbedrer deres stabilitet, biotilgængelighed og funktionelle ydeevne. Akustisk kavitation genereret af højintensiv ultralyd fremmer hurtig lipidhydrering, reduktion af vesikelstørrelse og ensartet dispersion, hvilket muliggør dannelse af små, homogene liposomer med smalle størrelsesfordelinger. Denne teknik muliggør høj indkapslingseffektivitet for både hydrofile og lipofile forbindelser, samtidig med at behovet for organiske opløsningsmidler eller barske behandlingsbetingelser minimeres. Derudover giver ultralydsbehandling præcis kontrol over partikelstørrelse og lamellaritet, som er kritiske parametre for at optimere kontrolleret frigivelse, cellulær optagelse og langsigtet stabilitet af følsomme bioaktive stoffer i farmaceutiske, nutraceutiske og kosmetiske anvendelser.

Hvad er liposomer, og hvad er deres fordele?

Liposomer er vesikler bestående af en vandig kerne indesluttet i et eller flere fosfolipid-dobbeltlag. Da liposomer har en vandig kerne omgivet af et lipidlag og en hydrofil ydre skal, er liposomer vandopløselige og kan transportere vandopløselige og fedtopløselige forbindelser i de respektive rum i vesikelen. Dette gør liposomer til et yderst effektivt leveringssystem for terapeutisk aktive molekyler. Liposomer dannes ved at forstyrre biologiske membraner, en proces, der fremmes og intensiveres ved ultralydbehandling. Liposomer er oftest sammensat af fosfolipider, især phosphatidylcholin, men kan også omfatte andre lipider, såsom ægphosphatidylethanolamin, så længe de er kompatible med lipid-dobbeltlagsstrukturen. Liposomer dannes spontant, når fosfolipider hydreres. I første trin – hydreringsfasen – Sonikering bruges til at nano-emulgere lipiderne og den vandige fase for at fremme dannelsen af højt belastede multi-lamellære vesikler (MLV'er). Efterfølgende kan sonificering bruges til at reducere liposomstørrelsen, hvis det er nødvendigt. For at opnå en mindre vesikelstørrelse anvendes sonikering til at dispergere og reducere liposomstørrelsen til monodispergerede store uni-lamellære vesikler (LUV'er) eller små uni-lamellære vesikler (SUV'er).
Ultralydsteknikken til liposomdannelse og liposomal størrelsesreduktion er pålidelig, hurtig, effektiv, nem og sikker. De producerede liposomer viser en høj belastning af bioaktive stoffer, høj stabilitet og overlegen biotilgængelighed.

Hvorfor er ultralydsrensebade ikke i stand til at producere liposomer af høj kvalitet?

Produktionen af liposomer kræver en ultralydsenhed, der kan levere nok energi til at skabe ensartede partikler i nanostørrelse. Hjemmelavede liposomer, der bruger en ultralydssmykkerens, er normalt generelt ineffektive, da de fremstillede liposomer hverken udviser den nødvendige nanostørrelse eller indkapsler de bioaktive næringsstoffer på en effektiv og langsigtet stabil måde. For at fremstille liposomer af høj kvalitet er en sonde-type ultralydsapparat den foretrukne teknologi, da sonden (sonotrode) kan overføre den intense akustiske energi, der kræves til dannelsen af højt belastede effektive liposomer ind i mediet. Generelt har liposomer produceret med en ultralydssonde en partikelstørrelsesfordeling på 100-500 nm, hvilket er optimalt til høje belastninger og overlegen biotilgængelighed.
Brugen af en ultralydsflowcelleraktor gør det muligt at forberede liposomerne i et iltfrit miljø for at forhindre oxidativ nedbrydning.
Ultralydapparater af sondetypen giver den nødvendige energi til at producere liposomer af høj kvalitet, der er:

Efter dannelsen af en lipidfilm og efterfølgende rehydrering bruges sonikering til at fremme indeslutningen af aktive ingredienser i liposomerne. Derudover opnår sonikering den ønskede liposomstørrelse.

Liposomale indkapslede molekyler med ultralyd

Listen nedenfor giver en indikation af, hvilke stoffer der allerede med succes er indkapslet i liposomformuleringer ved hjælp af ultralydspræparationsruten.

• antioxidanter som glutathion, C-vitamin, methylerede B-vitaminer, resveratrol, CoQ10 osv.
• phenoler: flavonoider såsom fisetin, quercitin, oligomere proanthocyanidiner (OPC); saponiner såsom astralgalosid; Alkaloider
• mineraler som magnesiumchelater (f.eks. magnesiumthreonat, magnesiumorotat), zink, kobber osv.
• terpener såsom astaxanthin, limonen, pinen, humulen, linalool, beta-caryophyllen, phytol, geraniol, terpinolen osv.
• lipider såsom omega-3 fedtsyrerne EPA og DHA; dipalmitoyl-phosphatidylcholin (DPPC) osv.
• aminosyrer såsom kreatin, glycin, 5-HTP (5-hydroxytryptofan), phenylalanin, L-theanin, GABA (gamma-aminosmørsyre), taurin, N-acetylcystein (NAC), L-tyrosin osv.
• peptider, f.eks. oxytocin, kollagen, GLP-1-peptider osv.
• Polysaccharider såsom hyaluronsyre, svampepolisaccharider osv.
• cannabinoider såsom CBD, CBG, THC
• nootropics, smarte lægemidler og kognitive forstærkere, som kan omfatte ovennævnte stoffer såvel som andre molekyler

Den nano-forbedrede liposomale formulering af bioaktive molekyler giver en højere absorptionshastighed, overlegen biotilgængelighed og kan gøre det muligt for stoffer at krydse blod-hjernebarrieren.
Alternative lipidbaserede lægemiddelleveringssystemer er nano-emulsioner og lipidbaserede kolloide bærere såsom faste lipidnanopartikler (SLN) og nanostrukturerede lipidbærere (NLC). Alle af dem, nano-emulsioner, SLN'er og NLC'er kan pålideligt dannes og indlæses under sonikering.
Læs mere om ultralydsekstraheret og nano-indkapslet Aloe Vera!

Vælg din foretrukne metode til dannelse af liposomer

Sonikering bruges i vid udstrækning på tværs af flere liposomforberedelses- og behandlingsmetoder, fordi det understøtter både liposomdannelse og efterbehandlingskontrol. Det kan anvendes under direkte liposomdannelse ved at sprede lecithin (fosfolipider) i en vandig fase for at fremme hurtig vesikeldannelse, og det bruges også ofte i etablerede teknikker som omvendt fasefordampning og tyndfilmhydrering for at forbedre lipiddispersionen og fremskynde vesikeldannelsen. Ud over den indledende forberedelse anvendes sonikering ofte til at fylde præformede (tomme) liposomer via sonoporation, hvilket muliggør effektiv inkorporering af bioaktive forbindelser, og det er et standardværktøj til reduktion af liposomstørrelsen, hvilket producerer mindre, mere ensartede vesikler med smallere størrelsesfordeling for forbedret stabilitet og leveringsevne.
Lær mere om de forskellige ultralydsassisterede metoder til produktion af liposomer:

• Dannelse af ultralydsliposomer ved hjælp af lecithin
• Ultralydsinddampning med omvendt fase
• Ultralyds-hydrering af tynd film

Faktorer, der påvirker liposomkvaliteten

Liposomkvaliteten bestemmes af ensartethed i partikelstørrelse og lamellaritet, indfangningseffektivitet (�) / indkapslingsbelastning og stabilitet. Tilberedningsmetode, forarbejdningsbetingelser, råvarer og opbevaring er vigtige faktorer, der bidrager til kvaliteten og dermed styrken af liposomale formuleringer. SEM-billedet til venstre viser de ultralydsfremstillede liposomer fyldt med DHA- og EPA-fedtsyrer ved hjælp af en Hielscher ultralydsapparat UP200S (studie og billede: Hadian et al. 2014).
Ultralydspræparationen af liposomer er en pålidelig teknik, der giver en lille, ensartet liposomal partikelstørrelse med en høj belastning af bioaktive molekyler. Ultralydsprocesparametre (såsom amplitude, total energi, tid, pulsation, temperatur, tryk) er nøjagtigt justerbare. Som en ikke-termisk behandlingsteknik er arbejdsprincippet for sonificering baseret på rent mekanisk forskydning. Temperaturstigning i den sonikerede væske skal forklares ved termodynamikkens anden lov, som siger, at enhver energi, der anvendes til sidst, omdannes til varme. For at opretholde en stabil lav temperatur i det liposomale medium leverer Hielscher Ultrasonics sofistikerede køleløsninger, såsom isbade samt reaktorer og flowceller med kølekapper. Resultaterne af ultralydsliposomproduktion er reproducerbare, hvilket er vigtigt for en standardiseret proces og en kontinuerligt høj produktkvalitet.
Fosfolipider af høj kvalitet med en høj procentdel af fosfatidylcholin og fosfatidylethanolamin giver en stabil liposomskal, der forhindrer lækage af næringsstoffer. En stærk fosfolipidskal beskytter også de indkapslede næringsstoffer mod oxidativ og termisk nedbrydning. Derfor er et afbalanceret forhold mellem phosopholipider og vandig fase og indkapslede næringsstoffer (bioaktive molekyler) afgørende.

Højtydende ultralydapparater til liposomproduktion

Hielscher Ultrasonics’ systemer er pålidelige maskiner, der bruges i lægemiddel- og kosttilskudsproduktionen til at formulere liposomer af høj kvalitet fyldt med vitaminer, antioxidanter, flavonoider, peptider, polyfenoler og andre bioaktive forbindelser/næringsstoffer. For at imødekomme sine kunder’ krav leverer Hielscher ultralydapparater fra den kompakte håndholdte laboratoriehomogenisator og bænk-ultralydapparater til fuldt industrielle ultralydsystemer til produktion af store mængder liposomale formuleringer. Ultralyd liposom formulering kan køres som batch eller som kontinuerlig inline proces ved hjælp af en ultralyd flow-through reaktor. En bred vifte af ultralydsonotroder (sonder) og reaktorbeholdere er tilgængelige for at sikre en optimal opsætning til din liposomproduktion. Robustheden af Hielscher's ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tung belastning og i krævende miljøer.
Den præcise kontrol over alle vigtige procesparametre såsom amplitude, tryk, temperatur og sonikeringstid gør ultralydsprocessen pålidelig og reproducerbar. Hielscher Ultrasonics kender til vigtigheden af kontinuerligt høj produktkvalitet og støtter producenter af kosttilskud og terapier med at implementere processtandardisering og GMP (Good Manufacturing Practices) ved hjælp af intelligent software og automatisk dataregistrering. Vores digitale ultralydshomogenisatorer registrerer automatisk alle ultralydsprocesparametre på et indbygget SD-kort. Digitale berøringsskærme og browserfjernbetjening giver mulighed for kontinuerlig procesovervågning og gør det muligt at justere procesparametrene præcist, når det er nødvendigt. Dette letter procesovervågning og kvalitetskontrol betydeligt.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: