Ultralydsbaseret fremstilling af liposomale omega-3-fedtsyrer

Nanoliposomer er yderst effektive lægemiddelbærere, der bruges til at øge biotilgængeligheden af bioaktive forbindelser såsom omega-2-fedtsyrer, vitaminer og andre stoffer. Ultralydsindkapsling af bioaktive forbindelser er en hurtig og enkel teknik til fremstilling af nanoliposomer med et højt lægemiddelindhold. Ultralydsindkapsling i liposomer øger forbindelsernes stabilitet og biotilgængelighed.

Liposomale omega-3-fedtsyrer

Omega-3-fedtsyrer såsom eicosapentaensyre (EPA) og docosahexaensyre (DHA) spiller en afgørende rolle for, at mange livsvigtige biokemiske reaktioner i menneskekroppen fungerer korrekt. EPA og DHA findes hovedsageligt i koldtvandsfisk, torskelever og skaldyr. Da ikke alle spiser de anbefalede to portioner fisk om ugen, bruges fiskeolie ofte i form af kosttilskud. Desuden bruges omega-3-fedtsyrer såsom EPA og DHA som terapeutiske midler til behandling af hjerte-kar-sygdomme og hjernesygdomme samt i kræftbehandling. Ultralydsindkapsling i liposomer er en teknik, der anvendes bredt og med succes til at forbedre biotilgængeligheden og absorptionshastigheden.

Ultralydsindkapsling af omega-3-fedtsyrer i liposomer

Ultralydsindkapsling er en pålidelig fremstillingsteknik til dannelse af liposomer med et højt indhold af aktive stoffer. Nanoemulgering med ultralyd bryder fosfolipiddobbeltlagene op og tilfører energi for at fremme samlingen af amfifile vesikler med kugleform, kendt som liposomer.
Sonikering gør det muligt at styre liposomstørrelsen under den ultralydsbaserede fremstillingsproces: Liposomstørrelsen falder med stigende ultralydsenergi. Mindre liposomer giver en højere biotilgængelighed fra matrixen og kan transportere fedtsyremolekylerne til målstederne med en højere succesrate, da den mindre størrelse letter passagen gennem cellemembraner.
Liposomer er kendt som effektive lægemiddelbærere, der kan fyldes med både lipofile og hydrofile stoffer på grund af dobbeltlagenes amfifile struktur. En anden fordel ved liposomer er muligheden for at modificere dem kemisk ved at inkludere lipidbundne polymerer i formuleringen, så optagelsen af indkapslede molekyler i målvævet forbedres, og lægemiddelfrigivelsen og dermed lægemidlets halveringstid forlænges. Den liposomale indkapsling beskytter også de bioaktive forbindelser mod oxidativ nedbrydning, hvilket er en vigtig faktor for flerumættede fedtsyrer såsom EPA og DHA, der er tilbøjelige til at oxidere.
Hadia et al. (2014) fandt, at ultralydsindkapsling af DHA og EPA med ultralydsapparatet af probetypen UP200S gav en overlegen indkapslingseffektivitet (%EE) på 56,9 ± 5,2% for DHA og 38,6 ± 1,8% for EPA. Liposomernes %EE for DHA og EPA steg signifikant ved brug af sonikering (p-værdi mindre end 0,05; statistisk signifikante værdier).

Liposomer fremstillet med ultralyd og fyldt med fedtsyrerne DHA og EPA.
Undersøgelse og billede: Hadian et al. 2014

Sammenligning af effektivitet: Ultralydsindkapsling versus liposomekstrudering

Ved sammenligning af ultralydsindkapsling med probe med sonikering i bad og ekstruderingsteknik opnås en overlegen liposomdannelse med probesonikering.
Hadia et al. (2014) sammenlignede probesonikering (UP200S), sonikering i bad og ekstrudering som teknikker til fremstilling af liposomer med omega-3-fiskeolie. Liposomer fremstillet ved probesonikering var kugleformede og bevarede en høj strukturel integritet. Undersøgelsen konkluderede, at probesonikering af allerede dannede liposomer letter fremstillingen af liposomer med et højt indhold af DHA og EPA. Ved probesonikering blev omega-3-fedtsyrerne DHA og EPA indkapslet i den nanoliposomale membran. Indkapslingen gør omega-3-fedtsyrerne meget biotilgængelige og beskytter dem mod oxidativ nedbrydning.

Vigtige faktorer for liposomer af høj kvalitet

Efter fremstilling af liposomer spiller stabilisering og opbevaring af liposomale formuleringer en afgørende rolle for at opnå en bærerformulering, der er stabil over lang tid og yderst effektiv.
Kritiske faktorer, der påvirker liposomernes stabilitet, omfatter pH-værdien, opbevaringstemperaturen og opbevaringsbeholdernes materialer.
For en færdig formulering anses en pH-værdi på ca. 6,5 for at være ideel, fordi lipidhydrolysen ved pH 6,5 reduceres til sin laveste hastighed.
Da liposomer kan oxidere og miste deres indkapslede stofindhold, anbefales en opbevaringstemperatur på ca. 2–8 °C. Fyldte liposomer må ikke udsættes for frysning og optøning, da belastningen fra frysning og optøning fremmer udsivning af indkapslede bioaktive forbindelser.
Opbevaringsbeholdere og deres lukninger bør vælges omhyggeligt, da liposomer ikke er kompatible med visse plastmaterialer. For at forhindre nedbrydning af liposomer bør liposomsuspensioner til injektion opbevares i glasampuller frem for injektionshætteglas med prop. Kompatibiliteten med injektionshætteglassenes elastomerpropper skal testes. For at undgå fotooxidation af lipidkompositterne er opbevaring beskyttet mod lys meget vigtig, f.eks. ved at bruge en mørk glasflaske og opbevare den et mørkt sted. For liposomformuleringer til infusion skal liposomsuspensionernes kompatibilitet med intravenøse slanger (fremstillet af syntetisk plast) sikres. Opbevaringsforhold og materialekompatibilitet bør angives på liposomformuleringens etiket. [jf. Kulkarni og Shaw, 2016]

Efter dannelsen af en lipidfilm og efterfølgende rehydrering bruges sonikering til at fremme indkapslingen af aktive ingredienser i liposomet. Desuden opnås den ønskede liposomstørrelse ved sonikering.

Højtydende ultralydsapparater til liposomale formuleringer

Hielschers sonikeringsapparater er pålidelige maskiner, der bruges i produktionen af lægemidler og kosttilskud til at formulere liposomer af høj kvalitet med fedtsyrer, vitaminer, antioxidanter, peptider, polyfenoler og andre bioaktive forbindelser. For at opfylde kundernes krav leverer Hielscher ultralydsapparater fra den kompakte håndholdte laboratoriehomogenisator og bordmodeller til fuldt industrielle ultralydssystemer til produktion af store mængder liposomale formuleringer. Ultralydsbaseret liposomformulering kan udføres som en batchproces eller som en kontinuerlig inlineproces. Et bredt udvalg af ultralydssonotroder (prober) og reaktorbeholdere er tilgængeligt for at sikre en optimal opsætning til din liposomproduktion. Hielschers sonikeringsapparaters robusthed muliggør drift 24/7 under høj belastning og i krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: