Παραγωγή λιποσωμιακών ωμέγα-3 λιπαρών οξέων με υπερήχους
Τα νανολιποσώματα είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί φορείς φαρμάκων που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της βιοδιαθεσιμότητας βιοδραστικών ενώσεων, όπως τα ωμέγα-2 λιπαρά οξέα, οι βιταμίνες και άλλες ουσίες. Η ενθυλάκωση βιοδραστικών ενώσεων με υπερήχους είναι μια γρήγορη και απλή τεχνική για την παρασκευή νανολιποσωμάτων με υψηλή φόρτωση φαρμάκων. Η ενθυλάκωση σε λιποσώματα με υπερήχους ενισχύει τη σταθερότητα και τη βιοδιαθεσιμότητα των ενώσεων.
Λιποσωμιακά ωμέγα-3 λιπαρά οξέα
Τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, όπως το εικοσαπενταενοϊκό οξύ (EPA) και το δοκοσαεξαενοϊκό οξύ (DHA), διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην ορθή διεξαγωγή πολλών ζωτικών βιοχημικών αντιδράσεων στο ανθρώπινο σώμα. Τα EPA και DHA βρίσκονται κυρίως σε ψάρια ψυχρών υδάτων, στο ήπαρ του μπακαλιάρου και σε οστρακοειδή. Καθώς δεν καταναλώνουν όλοι τις συνιστώμενες δύο μερίδες ψαριού την εβδομάδα, το ιχθυέλαιο χρησιμοποιείται συχνά με τη μορφή συμπληρωμάτων διατροφής. Επιπλέον, τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, όπως τα EPA και DHA, χρησιμοποιούνται ως θεραπευτικοί παράγοντες για την αντιμετώπιση καρδιαγγειακών και εγκεφαλικών παθήσεων, καθώς και στη θεραπεία του καρκίνου. Για τη βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητας και του ρυθμού απορρόφησης, η ενθυλάκωση σε λιποσώματα με υπερήχους αποτελεί μια ευρέως και επιτυχώς χρησιμοποιούμενη τεχνική.
Ενθυλάκωση ωμέγα-3 λιπαρών οξέων σε λιποσώματα με υπερήχους
Η ενθυλάκωση με υπερήχους είναι μια αξιόπιστη τεχνική παρασκευής για τον σχηματισμό λιποσωμάτων με υψηλή φόρτωση δραστικών ουσιών. Η νανογαλακτωματοποίηση με υπερήχους διαρρηγνύει τις φωσφολιπιδικές διπλοστιβάδες και εισάγει ενέργεια για να προαγάγει τη συναρμολόγηση αμφίφιλων κυστιδίων σφαιρικού σχήματος, γνωστών ως λιποσώματα.
Η κατεργασία με υπερήχους επιτρέπει τον έλεγχο του μεγέθους των λιποσωμάτων κατά τη διαδικασία παρασκευής με υπερήχους: Το μέγεθος των λιποσωμάτων μειώνεται καθώς αυξάνεται η ενέργεια των υπερήχων. Τα μικρότερα λιποσώματα προσφέρουν υψηλότερη βιοπροσβασιμότητα και μπορούν να μεταφέρουν τα μόρια των λιπαρών οξέων στις θέσεις στόχους με υψηλότερο ποσοστό επιτυχίας, καθώς το μικρότερο μέγεθος διευκολύνει τη διέλευση μέσω των κυτταρικών μεμβρανών.
Τα λιποσώματα είναι γνωστά ως ισχυροί φορείς φαρμάκων, οι οποίοι μπορούν να φορτωθούν τόσο με λιπόφιλες όσο και με υδρόφιλες ουσίες λόγω της αμφίφιλης δομής των διπλοστιβάδων τους. Ένα ακόμη πλεονέκτημα των λιποσωμάτων είναι η δυνατότητα χημικής τροποποίησής τους με την ενσωμάτωση πολυμερών συνδεδεμένων με λιπίδια στη σύνθεση, ώστε να βελτιώνεται η πρόσληψη των εγκλωβισμένων μορίων από τον ιστό στόχο και να παρατείνεται η αποδέσμευση του φαρμάκου και, κατά συνέπεια, ο χρόνος ημιζωής του. Η λιποσωμιακή ενθυλάκωση προστατεύει επίσης τις βιοδραστικές ενώσεις από την οξειδωτική αποδόμηση, γεγονός που αποτελεί σημαντικό παράγοντα για τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, όπως τα EPA και DHA, τα οποία είναι επιρρεπή στην οξείδωση.
Οι Hadia et al. (2014) διαπίστωσαν ότι η ενθυλάκωση των DHA και EPA με υπερήχους, με χρήση της συσκευής υπερήχων τύπου ακίδας UP200S, παρείχε ανώτερη απόδοση ενθυλάκωσης (%EE), με 56,9 ± 5,2% για το DHA και 38,6 ± 1,8% για το EPA. Η %EE των DHA και EPA στα λιποσώματα αυξήθηκε σημαντικά με τη χρήση κατεργασίας με υπερήχους (τιμή p μικρότερη από 0,05· στατιστικά σημαντικές τιμές).
Λιποσώματα παρασκευασμένα με υπερήχους και φορτωμένα με τα λιπαρά οξέα DHA και EPA.
Μελέτη και εικόνα: Hadian et al. 2014
Σύγκριση απόδοσης: Ενθυλάκωση με υπερήχους έναντι εξώθησης λιποσωμάτων
Κατά τη σύγκριση της ενθυλάκωσης με υπερήχους τύπου ακίδας με την κατεργασία σε λουτρό υπερήχων και την τεχνική εξώθησης, επιτυγχάνεται ανώτερος σχηματισμός λιποσωμάτων με την κατεργασία με υπερήχους τύπου ακίδας.
Οι Hadia et al. (2014) συνέκριναν την κατεργασία με υπερήχους τύπου ακίδας (UP200S), την κατεργασία σε λουτρό υπερήχων και την εξώθηση ως τεχνικές για την παρασκευή λιποσωμάτων ιχθυελαίου με ωμέγα-3. Τα λιποσώματα που παρασκευάστηκαν με κατεργασία με υπερήχους τύπου ακίδας είχαν σφαιρικό σχήμα και διατήρησαν υψηλή δομική ακεραιότητα. Η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η κατεργασία προσχηματισμένων λιποσωμάτων με υπερήχους τύπου ακίδας διευκολύνει την παρασκευή λιποσωμάτων με υψηλή φόρτωση DHA και EPA. Με την κατεργασία με υπερήχους τύπου ακίδας, τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα DHA και EPA ενθυλακώθηκαν στη νανολιποσωμιακή μεμβράνη. Η ενθυλάκωση καθιστά τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα εξαιρετικά βιοδιαθέσιμα και τα προστατεύει από την οξειδωτική αποδόμηση.
Σημαντικοί παράγοντες για λιποσώματα υψηλής ποιότητας
Μετά την παρασκευή των λιποσωμάτων, η σταθεροποίηση και η αποθήκευση των λιποσωμικών σκευασμάτων διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην επίτευξη ενός σκευάσματος φορέα με μακροχρόνια σταθερότητα και υψηλή δραστικότητα.
Στους κρίσιμους παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα των λιποσωμάτων περιλαμβάνονται η τιμή του pH, η θερμοκρασία αποθήκευσης και τα υλικά των περιεκτών αποθήκευσης.
Για ένα τελικό σκεύασμα, η τιμή pH περίπου 6,5 θεωρείται ιδανική, επειδή σε pH 6,5 ο ρυθμός υδρόλυσης των λιπιδίων μειώνεται στο ελάχιστο επίπεδό του.
Καθώς τα λιποσώματα μπορούν να οξειδωθούν και να χάσουν το φορτίο των εγκλωβισμένων ουσιών τους, συνιστάται θερμοκρασία αποθήκευσης περίπου 2–8 °C. Τα φορτωμένα λιποσώματα δεν πρέπει να υποβάλλονται σε συνθήκες κατάψυξης και απόψυξης, καθώς η καταπόνηση από την κατάψυξη και την απόψυξη ευνοεί τη διαρροή των ενθυλακωμένων βιοδραστικών ενώσεων.
Ο περιέκτης αποθήκευσης και τα συστήματα πωματισμού του πρέπει να επιλέγονται προσεκτικά, καθώς τα λιποσώματα δεν είναι συμβατά με ορισμένα πλαστικά υλικά. Για την αποτροπή της αποδόμησης των λιποσωμάτων, τα ενέσιμα εναιωρήματα λιποσωμάτων πρέπει να αποθηκεύονται σε γυάλινες αμπούλες αντί για φιαλίδια ενέσιμων σκευασμάτων με πώμα. Πρέπει να ελέγχεται η συμβατότητα με τα ελαστομερή πώματα των φιαλιδίων ενέσιμων σκευασμάτων. Για την αποφυγή της φωτοοξείδωσης των λιπιδικών συνθέτων, είναι πολύ σημαντική η αποθήκευση με προστασία από το φως, π.χ. με χρήση σκουρόχρωμης γυάλινης φιάλης και φύλαξη σε σκοτεινό μέρος. Για τα λιποσωμικά σκευάσματα που χορηγούνται με έγχυση, πρέπει να διασφαλίζεται η συμβατότητα των εναιωρημάτων λιποσωμάτων με τους σωλήνες ενδοφλέβιας χορήγησης (κατασκευασμένους από συνθετικό πλαστικό). Οι συνθήκες αποθήκευσης και η συμβατότητα με τα υλικά πρέπει να προσδιορίζονται στην ετικέτα του λιποσωμικού σκευάσματος. [πρβλ. Kulkarni and Shaw, 2016]
Μετά τον σχηματισμό ενός λιπιδικού υμενίου και την επακόλουθη επανυδάτωση, χρησιμοποιείται κατεργασία με υπερήχους για την προώθηση του εγκλωβισμού των δραστικών συστατικών στο λιπόσωμα. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους επιτυγχάνει το επιθυμητό μέγεθος των λιποσωμάτων.
Συσκευές υπερήχων υψηλής απόδοσης για λιποσωμικά σκευάσματα
Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι αξιόπιστα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή φαρμάκων και συμπληρωμάτων για την παρασκευή λιποσωμάτων υψηλής ποιότητας, φορτωμένων με λιπαρά οξέα, βιταμίνες, αντιοξειδωτικά, πεπτίδια, πολυφαινόλες και άλλες βιοδραστικές ενώσεις. Για να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των πελατών της, η Hielscher προμηθεύει συσκευές υπερήχων που καλύπτουν όλο το φάσμα, από τον συμπαγή εργαστηριακό ομογενοποιητή χειρός και τις επιτραπέζιες συσκευές υπερήχων έως πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων για την παραγωγή μεγάλων όγκων λιποσωμικών σκευασμάτων. Η παρασκευή λιποσωμάτων με υπερήχους μπορεί να πραγματοποιηθεί ανά παρτίδες ή ως συνεχής διεργασία εντός γραμμής. Διατίθεται ευρεία γκάμα ηχοτροδίων υπερήχων (ακροδεκτών) και δοχείων αντιδραστήρων, ώστε να εξασφαλίζεται η βέλτιστη διάταξη για την παραγωγή των λιποσωμάτων σας. Η ανθεκτικότητα των συσκευών υπερήχων της Hielscher επιτρέπει λειτουργία 24/7 υπό βαριά καταπόνηση και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής ισχύος από εργαστηριακή έως πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
Χρήσιμες πληροφορίες
Τι είναι τα λιποσώματα;
Το λιπόσωμα είναι ένα σφαιρικό κυστίδιο που διαθέτει τουλάχιστον μία λιπιδική διπλοστιβάδα. Τα λιποσώματα είναι γνωστά ως εξαιρετικοί φορείς φαρμάκων και χρησιμοποιούνται ως μέσα χορήγησης θρεπτικών συστατικών, συμπληρωμάτων και φαρμακευτικών ουσιών στον ιστό-στόχο.
Τα λιποσώματα παρασκευάζονται συνήθως από φωσφολιπίδια, ιδίως φωσφατιδυλοχολίνη, αλλά μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν άλλα λιπίδια, όπως φωσφατιδυλοαιθανολαμίνη αυγού, εφόσον αυτά είναι συμβατά με τη δομή της λιπιδικής διπλοστιβάδας.
Ένα λιπόσωμα αποτελείται από έναν υδατικό πυρήνα, ο οποίος περιβάλλεται από μια υδρόφοβη μεμβράνη με τη μορφή λιπιδικής διπλοστιβάδας· οι υδρόφιλες διαλυμένες ουσίες στον πυρήνα παγιδεύονται και δεν μπορούν να διέλθουν εύκολα μέσα από τη διπλοστιβάδα. Υδρόφοβα μόρια μπορούν να αποθηκευτούν μέσα στη διπλοστιβάδα. Έτσι, ένα λιπόσωμα μπορεί να φορτωθεί με υδρόφοβα ή/και υδρόφιλα μόρια. Για τη μεταφορά των μορίων σε μια θέση-στόχο, η λιπιδική διπλοστιβάδα μπορεί να συντηχθεί με άλλες διπλοστιβάδες, όπως η κυτταρική μεμβράνη, μεταφέροντας έτσι τις ουσίες που είναι ενθυλακωμένες στο λιπόσωμα μέσα στα κύτταρα.
Επειδή το αίμα των θηλαστικών έχει ως βάση το νερό, τα λιποσώματα μεταφέρουν αποτελεσματικά την υδρόφοβη ουσία μέσω του οργανισμού στα κύτταρα-στόχους. Συνεπώς, τα λιποσώματα χρησιμοποιούνται για την αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας των αδιάλυτων στο νερό μορίων (π.χ. CBD, κουρκουμίνης, φαρμακευτικών μορίων).
Τα λιποσώματα παρασκευάζονται επιτυχώς με νανογαλακτωματοποίηση και ενθυλάκωση με υπερήχους.
Δομή ενός λιποσώματος: Υδατικός πυρήνας και φωσφολιπιδική διπλοστιβάδα με υδρόφιλες κεφαλές και υδρόφοβες/λιπόφιλες ουρές.
Ωμέγα-3 λιπαρά οξέα
Τα ωμέγα-3 (ω-3) και τα ωμέγα-6 (ω-6) λιπαρά οξέα είναι και τα δύο πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs) και συμβάλλουν σε πολυάριθμες λειτουργίες του ανθρώπινου οργανισμού. Ιδίως τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα είναι γνωστά για τις αντιφλεγμονώδεις και ευεργετικές για την υγεία ιδιότητές τους.
Το εικοσαπενταενοϊκό οξύ ή EPA (20:5n-3) δρα ως πρόδρομη ουσία για τα εικοσανοειδή προσταγλανδίνη-3 (η οποία αναστέλλει τη συσσώρευση των αιμοπεταλίων), θρομβοξάνη-3 και λευκοτριένιο-5 και διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην καρδιαγγειακή υγεία και στην υγεία του εγκεφάλου.
Το δοκοσαεξαενοϊκό οξύ ή DHA (22:6n-3) αποτελεί κύριο δομικό συστατικό του κεντρικού νευρικού συστήματος των θηλαστικών. Το DHA είναι το αφθονότερο ωμέγα−3 λιπαρό οξύ στον εγκέφαλο και στον αμφιβληστροειδή, και τα δύο αυτά όργανα, ο εγκέφαλος και ο αμφιβληστροειδής, εξαρτώνται από τη διατροφική πρόσληψη DHA για να λειτουργούν σωστά. Το DHA υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων των κυτταρικών μεμβρανών και της κυτταρικής σηματοδότησης, ιδιαίτερα στη φαιά ουσία του εγκεφάλου καθώς και στα εξωτερικά τμήματα των φωτοϋποδοχικών κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, τα οποία είναι πλούσια σε μεμβράνες.
Διατροφικές πηγές ωμέγα-3 λιπαρών οξέων
Ορισμένες από τις διατροφικές πηγές ω-3 είναι τα ψάρια (π.χ. ψάρια κρύων νερών όπως ο σολομός, οι σαρδέλες και το σκουμπρί), το μουρουνέλαιο, τα οστρακοειδή, το χαβιάρι, τα θαλάσσια φύκη, το έλαιο φυκών, ο λιναρόσπορος (σπόρος λιναριού), οι σπόροι κάνναβης, οι σπόροι τσία και τα καρύδια.
Η συνήθης δυτική διατροφή περιλαμβάνει κατά κανόνα μεγάλες ποσότητες ωμέγα-6 (ω-6) λιπαρών οξέων, καθώς τρόφιμα όπως τα δημητριακά, τα φυτικά σπορέλαια, τα πουλερικά και τα αυγά είναι πλούσια σε ωμέγα-6 λιπίδια. Από την άλλη πλευρά, τα ωμέγα-3 (ω-3) λιπαρά οξέα, τα οποία βρίσκονται κυρίως σε ψάρια κρύων νερών, καταναλώνονται σε σημαντικά μικρότερες ποσότητες, με αποτέλεσμα η αναλογία ωμέγα-3:ωμέγα-6 να είναι συχνά εντελώς ανισόρροπη.
Επομένως, η χρήση συμπληρωμάτων διατροφής με ωμέγα-3 συνιστάται συχνά από ιατρούς και επαγγελματίες υγείας.
Απαραίτητα λιπαρά οξέα
Τα απαραίτητα λιπαρά οξέα (EFAs) είναι λιπαρά οξέα που οι άνθρωποι και τα ζώα πρέπει να προσλαμβάνουν μέσω της τροφής, καθώς ο οργανισμός τα χρειάζεται για την ορθή επιτέλεση των ζωτικών λειτουργιών του, αλλά δεν μπορεί να τα συνθέσει. Γενικά, τα απαραίτητα λιπαρά οξέα και τα παράγωγά τους είναι κρίσιμα για τον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα, αντιπροσωπεύοντας το 15%–30% του ξηρού βάρους του εγκεφάλου. Τα απαραίτητα λιπαρά οξέα διακρίνονται σε κορεσμένα, ακόρεστα και πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Για τον άνθρωπο, μόνο δύο λιπαρά οξέα είναι γνωστό ότι είναι απαραίτητα, συγκεκριμένα το άλφα-λινολενικό οξύ, το οποίο είναι ένα ωμέγα-3 λιπαρό οξύ, και το λινελαϊκό οξύ, το οποίο είναι ένα ωμέγα-6 λιπαρό οξύ. Υπάρχουν ορισμένα άλλα λιπαρά οξέα που μπορούν να ταξινομηθούν ως «υπό όρους απαραίτητα», πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να καταστούν απαραίτητα υπό ορισμένες αναπτυξιακές ή παθολογικές συνθήκες· παραδείγματα περιλαμβάνουν το δοκοσαεξαενοϊκό οξύ, το οποίο είναι ένα ωμέγα-3 λιπαρό οξύ, και το γάμμα-λινολενικό οξύ, ένα ωμέγα-6 λιπαρό οξύ.