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Liposomen in der Kosmetik – Verbesserte Wirksamkeit durch Ultraschall

, Kathrin Hielscher, veröffentlicht in Hielscher News

Liposomen in der Kosmetik – Wie die ultraschallgestützte Verkapselung ihre Wirksamkeit verbessert: Liposomen, mikroskopisch kleine, kugelförmige Vesikel, die mit bioaktiven Verbindungen gefüllt sind, zählen zu den bemerkenswertesten Innovationen der modernen Hautpflegewissenschaft. Sie sind winzig, biokompatibel und außerordentlich wirksam darin, empfindliche Inhaltsstoffe zu stabilisieren und tief in die Haut zu transportieren.

Wie entstehen Liposomen und warum ist die Beschallung – die Anwendung von Leistungsultraschall – für den Verkapselungsprozess so wichtig?
Das Ergebnis der Liposomenbildung und Verkapselung mittels Ultraschall ist ein System mit überlegener Homogenität, erhöhter Stabilität und verbesserter biologischer Wirkung – Eigenschaften, die unmittelbar zu effizienteren Hautpflegeformulierungen führen.

Ultraschallsonotroden nutzen akustische Kavitation, um bioaktive Verbindungen in Nanoliposomen zu verkapseln.

Ultraschallgeräte wie das UP400St nutzen akustische Kavitation, um bioaktive Verbindungen in Liposomen zu verkapseln.

Was sind Liposomen?

Liposomen sind Vesikel im Nano- bis Mikrometerbereich, deren Durchmesser typischerweise zwischen 50 und 1000 Nanometern liegt. Ihre Struktur besteht aus Phospholipid-Doppelschichten, die aus amphiphilen Molekülen mit hydrophilen (wasserliebenden) Köpfen und hydrophoben (fettliebenden) Schwänzen aufgebaut sind. Werden diese Phospholipide in einer wässrigen Umgebung dispergiert, ordnen sie sich spontan zu Doppelschichtmembranen an und bilden Hohlkugeln, die sowohl hydrophile als auch lipophile Wirkstoffe verkapseln können.

Es lassen sich zwei grundlegende Strukturtypen unterscheiden:

  • Unilamellare Liposomen (SUVs) – mit einer einzelnen Lipid-Doppelschicht
  • Multilamellare Liposomen (MLVs) – aus mehreren konzentrischen Doppelschichten aufgebaut

Diese Architektur ermöglicht es Liposomen, eine Vielzahl von Wirkstoffen aufzunehmen, zu schützen und schrittweise freizusetzen – von Vitaminen und Peptiden bis hin zu Pflanzenextrakten und Antioxidantien.

Aufbau eines Liposoms: amphiphile Doppelschicht mit hydrophilen und hydrophoben Schwänzen sowie ein wässriger Kern, der die verkapselten bioaktiven Moleküle enthält.

Die biologische Bedeutung von Liposomen

Was Liposomen in dermalen Formulierungen so wertvoll macht, ist ihre biomimetische Zusammensetzung. Phospholipide wie Lecithin oder Phosphatidylcholin ähneln strukturell den Lipiden, die natürlicherweise in der Hautbarriere vorkommen.
Diese Ähnlichkeit ermöglicht eine direkte Wechselwirkung und teilweise Verschmelzung mit dem Stratum corneum, woraus sich zwei wesentliche Vorteile ergeben:

  • Schutz der Wirkstoffe – labile Moleküle werden vor Oxidation, UV-Zersetzung und enzymatischem Abbau geschützt.
  • Verbesserte Penetration – beim Kontakt mit der Haut verschmelzen liposomale Lipide mit epidermalen Lipiden und setzen dabei die Wirkstoffe kontrolliert frei.

Das Ergebnis sind eine erhöhte Bioverfügbarkeit, eine anhaltende Wirksamkeit und eine überlegene Verträglichkeit – selbst bei empfindlicher, gereizter oder alternder Haut.

Ultraschallgestützte liposomale Verkapselung

Während Liposomen früher durch mechanisches Rühren oder Dünnfilmhydratisierung hergestellt wurden, hat sich die ultraschallgestützte Verkapselung als besonders effiziente und skalierbare Alternative bewährt. Bei dieser Methode wird eine Lipid-Wasser-Dispersion mit hochintensivem Ultraschall (typischerweise etwa 20–30 kHz) behandelt. Die rasche Bildung und Implosion mikroskopisch kleiner Kavitationsblasen erzeugen lokal wirkende Scherkräfte, hohe Drücke und kurzzeitige Temperaturgradienten. Diese physikalischen Effekte bewirken eine spontane Liposomenbildung mit bemerkenswerter Gleichmäßigkeit.

Die Beschallung ist ein wesentlicher Schritt bei der Liposomenformulierung mittels Umkehrphasenverdampfungsverfahren. Hielscher Ultrasonics stellt die besten Ultraschallgeräte für die Liposomenherstellung her und liefert sie.

Liposomenbildung mittels Umkehrverdampfungsverfahren unter Einsatz von Beschallung

Die Vorteile dieses Ansatzes sind beträchtlich:

  • Enge Partikelgrößenverteilung und verbesserte Homogenität
  • Erhöhte Membranstabilität und verringerte Aggregation
  • Höhere Verkapselungseffizienz sowohl für hydrophile als auch für lipophile Substanzen
  • Lösungsmittelfreie Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen, ideal für empfindliche bioaktive Substanzen wie Vitamine, Enzyme oder Coenzyme

Aus Sicht der Formulierungsentwicklung bieten ultraschallgestützt hergestellte Liposomen eine elegante und energieeffiziente Alternative zu chemischen oder thermischen Verkapselungsverfahren.

Wirkmechanismus auf der Haut

Wenn ein mittels Ultraschall hergestelltes Liposom mit der Epidermis in Kontakt kommt, verschmilzt seine Phospholipidhülle allmählich mit der natürlichen Lipidmatrix der Haut. Während dieses Vorgangs werden die verkapselten Wirkstoffe schrittweise freigesetzt – dadurch entsteht ein Reservoir- oder Depoteffekt.
Diese kontrollierte Freisetzung gewährleistet eine lang anhaltende Bioverfügbarkeit, unterstützt die Regeneration der Hautbarriere und verringert den transepidermalen Wasserverlust. Darüber hinaus besitzen Phospholipide wie Phosphatidylcholin von Natur aus entzündungshemmende und hautgeschmeidig machende Eigenschaften, die zur allgemeinen Hautgesundheit und Hautglätte beitragen.

Wissenschaftliche Belege und Vorteile von mittels Ultraschall hergestellten Liposomen

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass sonochemisch hergestellte Liposomen im Vergleich zu konventionell hergestellten Vesikeln eine überlegene physikochemische Stabilität, eine geringere Partikelgröße und eine verbesserte Verkapselungseffizienz aufweisen. In der pharmazeutischen Forschung zu Nanoträgern gelten ultraschallbehandelte Liposomen inzwischen als Referenztechnologie für die Verkapselung thermolabiler oder oxidationsempfindlicher Substanzen.

In kosmetischen Anwendungen führen diese Eigenschaften zu:

  • Verbesserter Stabilität der Inhaltsstoffe und längerer Haltbarkeit
  • Verbesserter Penetration hydrophiler Wirkstoffe
  • Verringerter Oxidation und geringerem Abbau
  • Höherer Hautverträglichkeit und geringerem Irritationspotenzial

Insbesondere Anti-Aging-Formulierungen sowie Formulierungen zur Feuchtigkeitsversorgung und zur Wiederherstellung der Hautbarriere profitieren am meisten von solchen Systemen, da diese eine verlängerte Freisetzung und einen überlegenen Wirkstofftransport in die Haut ermöglichen.

Wer profitiert von liposomalen Formulierungen?

Grundsätzlich eignen sich liposomale Formulierungen für alle Hauttypen – von empfindlicher und trockener bis hin zu fettiger oder zu Akne neigender Haut. Klinische Daten und In-vitro-Daten deuten darauf hin, dass phospholipidbasierte Liposomen die Talgsekretion regulieren, Entzündungen lindern und sogar die Wiederherstellung der Hautbarriere bei geschädigter Haut unterstützen können.
Liposomale Träger sind daher nicht nur funktionell, sondern auch therapeutisch wirksam und schlagen eine Brücke zwischen kosmetischer Pflege und dermatologischer Wirksamkeit.

Warum setzen Kosmetikhersteller so gerne auf Ultraschall zur Liposomenformulierung?

  • Präzise Liposomengröße: 
Hochleistungsultraschall erzeugt gleichmäßige Liposomen mit präzise kontrollierten Partikelgrößen – eine wesentliche Voraussetzung für stabile, elegante Formulierungen.
  • Effiziente Verkapselung: 
Ultraschallkavitation verbessert die Beladung mit hydrophilen und lipophilen Wirkstoffen und gewährleistet so maximale Wirksamkeit bei minimalem Materialverlust.
  • Schonende, lösungsmittelfreie Verarbeitung:
 Die Beschallung bei niedrigen Temperaturen schont empfindliche Verbindungen wie Vitamine, Peptide und Pflanzenextrakte, ohne dass organische Lösungsmittel erforderlich sind.
  • Erhöhte Stabilität und verbesserte Wirkung auf der Haut: 
Vesikel einheitlicher Größe weisen einen geringeren Austritt verkapselter Stoffe und eine verringerte Aggregation auf, wodurch die Penetration verbessert und eine kontrollierte, lang anhaltende Wirkstofffreisetzung ermöglicht wird.
  • Skalierbar und nachhaltig: 
Vom Labor bis zur Produktion im industriellen Maßstab bieten Ultraschallsysteme Reproduzierbarkeit bei geringem Energiebedarf und erfüllen moderne „grüne“ Kosmetikstandards.
  • Liposomen zählen zu den fortschrittlichsten Wirkstofftransportsystemen der modernen Kosmetikwissenschaft. Wenn ihre Bildung durch Beschallung verbessert wird, erreichen ihre Effizienz, Stabilität und biologische Wirkung ein völlig neues Niveau.
    Durch die Verbindung biomimetischer Lipidchemie mit akustischer Energie erreicht die ultraschallgestützte liposomale Verkapselung etwas, das konventionelle Methoden nicht leisten können – präzise, stabile und physiologisch verträgliche Vesikel, die sowohl die Formulierungsqualität als auch die Wirkung auf der Haut verbessern.
    Im Kern: Liposomen machen Kosmetik intelligent – und Ultraschall macht sie wirklich wirksam.

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    Die Ultraschallemulgierung wird zur Herstellung von Liposomen für Arzneimittel und Kosmetika eingesetzt.

    Glas-Durchflusszelle am Ultraschallgerät UIP1000hdT zur Herstellung von Liposomen.



    Literatur / Quellen

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