Liposomale Vitamin-C-Produktion mit Ultraschall
Liposomale Vitaminformulierungen sind für ihre höhere Bioverfügbarkeit und Absorptionsrate bekannt. Vitamin C, ein Antioxidans, wird häufig in Nahrungsergänzungsmitteln und Medikamenten verwendet, um das Immunsystem des menschlichen Körpers zu unterstützen. Die Ultraschallverkapselung ist ein zuverlässiges und sicheres Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Liposomen und Nanoliposomen. Der Ultraschallverkapselungsprozess erzeugt Liposomen mit einer hohen Beladung an aktiven Substanzen, wie z. B. Vitamin C.
Mit Ultraschall liposomales Vitamin C hergestellen
Ein großer Vorteil liposomaler Vitamine ist, dass sie nicht in herkömmlicher Tabletten- oder Pulverform verabreicht werden, sondern als flüssige Formulierung mit erhöhter Bioverfügbarkeit. Das heißt, die Vitamine sind im Kern von kugelförmigen Phospholipidzellen, sogenannten Liposomen, eingekapselt. Da Liposomen eine ähnliche Phospholipidzusammensetzung wie die Lipidmembranen menschlicher Zellen haben, werden sie wesentlich besser von den Körperzellen aufgenommen. Daher werden Liposomen in medizinischen Formulierungen und Arzneimitteln, Nahrungsergänzungsmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln, kosmetischen Mitteln und kosmetischen Produkten verwendet. Die Ultraschallbehandlung ist eine hochwirksame Methode zur Verkapselung von Molekülen wie Therapeutika in Liposomen. Die Herstellung von Liposomen mit Ultraschall zeichnet sich durch eine hohe Verkapselungseffizienz aus. Das bedeutet, dass ein hoher Prozentsatz der Wirkstoffe (z. B. Vitamin C) in Liposomen eingekapselt wird und dadurch besonders gut vom Körper aufgenommen werden kann. Gleichzeitig sorgt die Beschallung für eine gleichmäßig kleine Liposomengröße, wodurch die Liposomen gut in die Zellen des Körpers eindringen und dort ihre Wirkung entfalten können. Daher bieten ultraschall-verkapselte Vitamin-C-Liposomen eine sehr hohe Bioverfügbarkeit und Wirksamkeit. Insgesamt ist die Liposomenbildung mit Ultraschall hocheffizient und liefert eine hervorragende Liposomenqualität!
UIP1000hdT mit Glasflussreaktor für die Liposomenherstellung
Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Ultraschallverkapselung von Vitamin C in Liposomen
Liposomales Vitamin C ist eine Darreichungsform für Vitamin C, die die Absorption und Bioverfügbarkeit verbessert. Die Sonden-Ultraschallbehandlung ist eine effiziente und zuverlässige Methode zur Herstellung von Liposomen.
Das folgende Protokoll zeigt die allgemeinen Schritte zur Herstellung von liposomalem Vitamin C unter Verwendung eines Sonden-Ultraschallgerätes:
- Mischen Sie Vitamin-C-Pulver mit einer kleinen Menge destilliertem Wasser, um eine Lösung zu erhalten.
- Geben Sie die Vitamin-C-Lösung zu einer Lösung von Phospholipiden (z. B. Sojalecithin) im Volumenverhältnis 1:10 (Vitamin C:Phospholipide).
- Geben Sie die Mischung in ein Becherglas und führen Sie die Sonde des Ultraschallgeräts, z. B. UP200Ht mit S26d14, in die Lösung ein.
- Beschallen Sie das Gemisch 5-10 Minuten lang mit dem Sonden-Ultraschallgerät bei einer Leistungseinstellung von ca. 200 W (Frequenz 26 kHz). Die Sonde des Ultraschallgeräts sollte während des Beschallungsvorgangs vorsichtig durch die Lösung bewegt werden. Vermeiden Sie den Kontakt der Sonde mit der Becherwand (da Glasbecher zerbrechen könnten).
- Nach der Beschallung lässt man die Mischung 10-15 Minuten stehen, damit sich die Liposomen bilden können.
- In einer dunklen Glasflasche und vorzugsweise im Kühlschrank aufbewahren, um eine lange Haltbarkeit zu gewährleisten.
Es ist wichtig zu beachten, dass das genaue Protokoll je nach dem verwendeten Ultraschallgerät und den verwendeten Materialien variieren kann. Darüber hinaus können die Stabilität und Qualität der Liposomen durch Faktoren wie pH-Wert, Temperatur und das Vorhandensein anderer Substanzen beeinflusst werden, so dass es wichtig ist, diese Variablen während des Produktionsprozesses sorgfältig zu kontrollieren.
Mittels Ultraschall hergestellte Liposomen haben den Vorteil, dass sie die kurze Halbwertszeit, die geringe Zellmembrandurchlässigkeit und die schlechte orale Bioverfügbarkeit aufgrund des gastrischen und enzymatischen Abbaus erheblich verbessern. Die Verkapselung von bioaktiven Substanzen in eine Phospholipid-Doppelschicht schützt die Wirkstoffe vor dem Zerfall und erhöht die Absorptionsrate in die Zellen.
Ultraschallhomogenisator UP200Ht für den effizienten Einschluss von Vitamin C in Liposomen.
Ultraschall-gestützte Liposomen-Herstellung
Da die Bildung von Liposomen und Nanoliposomen nicht als spontaner Prozess abläuft, wird eine Energieresquelle benötigt, um den Verkapselungsprozess zu unterstützen. Liposomen sind Lipidvesikel, welche sich bei der Zugabe von Phospholipiden (z.B. Lecithin) zu Wasser unter ausreichender Energiezufuhr, z.B. Ultraschall, bilden. Ultraschall unterstützt die Anordnung der Lipidmoleküle, so dass eine thermodynamisch stabile wässrige Phase entsteht. Die Beschallung fördert nicht nur die Bildung von Liposomen, sondern reduziert auch die Größe der Liposomen, wodurch Nanoliposomen entstehen. Die Größe der Liposomen ist ein wichtiger Faktor für die Bioverfügbarkeit und die Absorptionsrate, da kleinere Liposomen die Zellmembranen leichter durchdringen können.
Ultraschall-gestützte Größenreduktion von Liposomen
Die Ultraschalldispersion ist eine einfache und effiziente Methode zur Verkleinerung von Liposomen sowie zur Herstellung von Nanoliposomen. Um kleinere Liposomen herzustellen, werden hydratisierte Vesikel einige Minuten lang mit einer Ultraschallsonotrode in einem temperaturgesteuerten Reaktor beschallt. Als nicht-thermisches, rein mechanisches Verfahren schädigt die Ultraschalldisprgierung weder die Phospholipide noch die bioaktiven Verbindungen.
Nach der Bildung eines Lipidfilms und der anschließenden Rehydrierung wird die Beschallung eingesetzt, um den Einschluss der Wirkstoffe in das Liposom zu fördern. Außerdem wird durch die Beschallung die gewünschte Liposomengröße erreicht.
UP400St, ein 400 Watt starker Ultraschall-Homogenisator, für die Herstellung von Liposomen
Ultraschallprozessoren für die Liposomenproduktion
Hielscher-Ultraschallsysteme sind in der Pharma- und Nahrungsergänzungsmittelproduktion weit verbreitet, um hochwertige Liposomen zu formulieren, die mit Vitaminen, Antioxidantien, Peptiden, Polyphenolen und anderen bioaktiven Substanzen beladen sind. Um den Anforderungen seiner Kunden gerecht zu werden, liefert Hielscher Ultraschallgeräte vom kompakten Handhomogenisator für das Labor über Tisch-Ultraschallgeräte bis hin zu vollwertigen industriellen Ultraschallsystemen für die Herstellung großer Mengen liposomaler Formulierungen. Eine breite Palette von Ultraschallsonotroden und Reaktoren steht zur Verfügung, um ein optimales Setup für Ihre Liposomenproduktion zu gewährleisten. Die Robustheit der Hielscher-Schallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb unter hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
| Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
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Literatur
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): Eine effiziente Methode zur Verkapselung von Antioxidantien auf Liposomenbasis. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Band 136, 2015. 1067-1072.
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- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): Bio-Activity of Organic/Inorganic Photo-Generated Composites in Bio-Inspired Systems. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
Wissenswertes
Vitamin C
Vitamin C, auch bekannt als L-Ascorbinsäure oder Ascorbat, ist ein wasserlösliches Antioxidans mit der chemischen Formel C6H8O6. Als Anitioxidans wirkt Vitamin C als Elektronendonator für verschiedene enzymatische und nicht-enzymatische Reaktionen. Darüber hinaus ist Vitamin C ein Kofaktor in vielen enzymatischen Reaktionen, welche wesentliche biologische Funktionen wie Wundheilung und Kollagensynthese regulieren. Skorbut ist die bekannteste Form eines schweren Vitamin-C-Mangels, welches aufgrund einer gestörten Kollagensynthese auftritt.
Als Vitamin ist Ascorbinsäure für den menschlichen Körper essentiell, d.h. der Körper kann Vitamin C nicht synthetisieren, sondern muss es mit der Nahrung aufnehmen. Zu den Lebensmitteln, die reich an Vitamin C sind, gehören Zitrusfrüchte, Camu-Camu, Acerola, Grünkohl, Rosenkohl, schwarze Johannisbeere, Guave sowie andere Obst- und Gemüsesorten.
Eine ausgewogene Ernährung liefert zwar leicht ausreichende Mengen an Vitamin C. Um eine ausreichende Vitaminversorgung zu gewährleisten, werden jedoch häufig Nahrungsergänzungsmittel wie Vitamintropfen, Kapseln, Tabletten, Pulver und Fruchtgummis verwendet. Die von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit empfohlene tägliche Vitamin-C-Zufuhr beträgt 110 mg/Tag für Männer und 95 mg/Tag für weibliche Erwachsene.
In der Medizin wird Vitamin C in hohen Dosen unter ärztlicher Aufsicht verabreicht, um eine Krebsbehandlung zu unterstützen und das Immunsystem zu stärken. Studien haben beispielsweise ergeben, dass eine regelmäßige Einnahme von Vitamin-C-Zusätzen die Dauer und den Schweregrad von Erkältungen und Grippe verringert.
Was ist ein Liposom?
Liposomen sind kugelförmige Vesikel von mikroskopischer Größe, deren Durchmesser von 30nm bis zu mehreren Mikrometern reichen kann. Eine zuverlässige Methode zur Synthese von Liposomen unter kontrollierten Bedingungen ist die Ultraschallverkapselung. Meistens bestehen Liposomen aus Phospholipiden, insbesondere Phosphatidylcholin, sie können aber auch andere Lipidverbindungen wie z.B. aus Eiern gewonnenes Phosphatidylethanolamin enthalten.
Da Liposome Phospholipid-Vesikel sind, fungieren sie als Mikrocontainer, in denen bioaktive Verbindungen wie Vitamine, Antioxidantien, Polyphenole, Peptide, Arzneimittel (z.B. Impfstoffe, medizinische Präparate) verkapselt werden. Die Phospholipid-Doppelschicht kapselt die bioaktive Substanz ein und transportiert sie in die Zellen. Da die Liposomen-Doppelschichten aus ähnlichen Phospholipiden wie die Zellmembranen bestehen, können Liposome die Zellmembranen leicht durchqueren und die bioaktiven Substanzen in die Zellen transportieren. Dies macht die Liposomen zu einem hochwirksamen Wirkstoffträger mit einer hohen Bioverfügbarkeit und Absorptionsrate. Die amphiphilen Eigenschaften der Phospholipid-Doppelschichten machen die Liposomen sowohl in wässrigen als auch in polaren Flüssigkeiten löslich.
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.