Moléculas bioactivas encapsuladas en liposomas con ultrasonido

Se sabe que la ecografía es muy eficiente en la preparación de formulaciones liposomiales. Las formulaciones liposomiales típicas encapsulan vitamina C, CBD, curcumina, quercitina, astaxantina, péptidos y muchos otros compuestos bioactivos mediante la ecografía. La encapsulación de liposomas por ultrasonido es una técnica sencilla, rápida y eficaz que permite producir vesículas estables y altamente cargadas. Los nutrientes encapsulados por ultrasonido se destacan por su superior biodisponibilidad.

¿Qué son los liposomas y cuáles son sus beneficios?

Los liposomas son vesículas que consisten en un núcleo acuoso encerrado en una o más bicapas de fosfolípidos. Como los liposomas tienen un núcleo acuoso rodeado por una capa lipídica y una cubierta exterior hidrófila, los liposomas son solubles en agua y pueden transportar compuestos solubles en agua y en grasa en los respectivos compartimentos de la vesícula. Esto hace que los liposomas sean un sistema de entrega muy eficaz para las moléculas terapéuticamente activas. Los liposomas se forman mediante la interrupción de las membranas biológicas, un proceso que se promueve e intensifica mediante la ultrasonificación. Los liposomas suelen estar compuestos de fosfolípidos, especialmente fosfatidilcolina, pero también pueden incluir otros lípidos, como la fosfatidilletanolamina de huevo, siempre y cuando sean compatibles con la estructura lipídica de dos capas. Los liposomas se forman espontáneamente cuando se hidratan los fosfolípidos. En el primer paso – la fase de hidratación – La sonicación se utiliza para nano-emulsionar los lípidos y la fase acuosa a fin de promover la formación de vesículas multilamelares altamente cargadas (MLV). Posteriormente, la sonificación puede utilizarse para reducir el tamaño de los lípidos si es necesario. Para obtener un tamaño de vesícula más pequeño, se aplica la sonicación para dispersar y reducir el tamaño de los liposomas a grandes vesículas uni-lamelares (LUV) monodispersas o pequeñas vesículas uni-lamelares (SUV).
La técnica ultrasónica de formación de liposomas y reducción del tamaño de los mismos es fiable, rápida, eficiente, fácil y segura. Los liposomas producidos muestran una alta carga de sustancias bioactivas, una alta estabilidad y una biodisponibilidad superior.

¿Por qué los baños de limpieza ultrasónicos no son capaces de producir liposomas de alta calidad?

La producción de liposomas requiere de un dispositivo ultrasónico que pueda entregar suficiente energía para crear partículas uniformes de tamaño nano. Los liposomas hechos en casa con un limpiador ultrasónico de joyas que suelen tener son generalmente ineficaces ya que los liposomas preparados no exhiben el nanotamaño necesario ni encapsulan los nutrientes bioactivos de manera eficaz y estable a largo plazo. Para preparar liposomas de alta calidad, la tecnología preferida es un ultrasonido tipo sonda, ya que la sonda (sonotrodo) puede transmitir la intensa energía acústica necesaria para la formación de liposomas eficaces altamente cargados en el medio. En general, los liposomas producidos con una sonda ultrasónica tienen una distribución del tamaño de las partículas de 100 a 500 nm, que es óptima para altas cargas y una biodisponibilidad superior.
El uso de un reactor de células de flujo ultrasónico permite preparar los liposomas en un ambiente libre de oxígeno para prevenir la degradación oxidativa.
Los ultrasonidos de tipo sonda proporcionan la energía necesaria para producir los liposomas que son:

Moléculas encapsuladas liposomales con ultrasonido

En la lista que figura a continuación se indican las sustancias que ya se han encapsulado con éxito en formulaciones liposómicas mediante la vía de preparación ultrasónica.

• antioxidantes como el glutatión, la vitamina C, las vitaminas B metiladas, el resveratrol, la CoQ10, etc.
• Fenólicos: flavonoides como la fisetina, la quercitina, las proantocianidinas oligoméricas (OPC); saponinas como el astralgalósido; alcaloides.
• minerales como los quelatos de magnesio (por ejemplo, el treonato de magnesio, el orotato de magnesio), el zinc, el cobre, etc.
• terpenos como la astaxantina, el limoneno, el pineno, el humuleno, el linalool, el betacariofileno, el fitol, el geraniol, el terpinoleno, etc.
• lípidos como los ácidos grasos omega-3 EPA y DHA; dipalmitoil-fosfatidilcolina (DPPC), etc.
• aminoácidos como la creatina, la glicina, el 5-HTP (5-hidroxitriptófano), la fenilalanina, la L-teanina, el GABA (ácido gamma-aminobutírico), la taurina, la N-acetilcisteína (NAC), la L-tirosina, etc.
• péptidos, por ejemplo, oxitocina, péptidos de colágeno, etc.
• polisacáridos como el ácido hialurónico, polisacáridos de hongos, etc.
• cannabinoides como CBD, CBG, THC
• los nootropics, las drogas inteligentes y los potenciadores cognitivos, que pueden incluir las sustancias mencionadas anteriormente, así como otras moléculas

La formulación liposomal nanomejorada de las moléculas bioactivas ofrece una mayor tasa de absorción, una biodisponibilidad superior y puede permitir que las sustancias crucen la barrera hematoencefálica.
Los sistemas alternativos de administración de medicamentos basados en los lípidos son las nanoemulsiones y los portadores coloidales basados en los lípidos, como las nanopartículas de lípidos sólidos (SLN) y los portadores de lípidos nanoestructurados (NLC). Todos ellos, las nano-emulsiones, SLN y NLC pueden formarse y cargarse de forma fiable bajo sonicación.

Factores que influyen en la calidad de los liposomas

Liposome quality is determined by uniformity in particle size and lamellarity, entrapment efficiency (%EE) / encapsulation load, and stability. Preparation method, processing conditions, raw materials, and storage are important factors that contribute to the quality and thereby potency of liposomal formulations. The SEM image left shows the ultrasonically prepared liposomes loaded with DHA and EPA fatty acids using a Hielscher ultrasonicator UP200S (Estudio e imagen: Hadian et al. 2014).
La preparación ultrasónica de los liposomas es una técnica fiable, que da un tamaño de partícula liposomal pequeño y uniforme con una alta carga de moléculas bioactivas. Los parámetros del proceso ultrasónico (como la amplitud, la energía total, el tiempo, la pulsación, la temperatura, la presión) son exactamente ajustables. Como técnica de procesamiento no térmica, el principio de funcionamiento de la sonificación se basa en el corte puramente mecánico. El aumento de temperatura en el líquido sonificado debe explicarse por la segunda ley de la termodinámica, que establece que cualquier energía aplicada finalmente se convierte en calor. Para mantener una temperatura baja estable del medio liposomal, Hielscher Ultrasonics proporciona soluciones de refrigeración sofisticadas, como baños de hielo, así como reactores y celdas de flujo con camisas de refrigeración. Los resultados de la producción de liposomas ultrasónicos son reproducibles, lo que es importante para un proceso estandarizado y una calidad de producto continuamente alta.
Los fosfolípidos de alta calidad con un alto porcentaje de fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina proporcionan una cubierta liposomal estable que evita la fuga de nutrientes. Una cáscara de fosfolípido fuerte también protege los nutrientes encapsulados contra la degradación oxidativa y térmica. Por lo tanto, es esencial una proporción equilibrada de fosfolípidos en fase acuosa respecto de los nutrientes encapsulados (moléculas bioactivas).

Ultrasonidos de alto rendimiento para la producción de liposomas

Los sistemas de Ultrasonido Hielscher son máquinas fiables utilizadas en la producción farmacéutica y de suplementos para formular liposomas de alta calidad cargados de vitaminas, antioxidantes, flavonoides, péptidos, polifenoles y otros compuestos bioactivos / nutrientes. Para satisfacer las demandas de sus clientes, Hielscher suministra ultrasonidos, desde el compacto homogeneizador de laboratorio portátil y los ultrasonidos de mesa hasta los sistemas ultrasónicos totalmente industriales para la producción de grandes volúmenes de formulaciones liposomales. La formulación ultrasónica de liposomas puede funcionar por lotes o como un proceso continuo en línea utilizando un reactor de flujo continuo ultrasónico. Se dispone de una amplia gama de sonotrodos ultrasónicos (sondas) y recipientes de reactor para asegurar una configuración óptima para su producción de liposomas. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24/7 en entornos de trabajo pesado y exigentes.
El control preciso de todos los parámetros importantes del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación, hacen que el proceso ultrasónico sea fiable y reproducible. Hielscher Ultrasonics sabe de la importancia de una alta calidad de producto continua y apoya a los fabricantes de suplementos y productos terapéuticos para implementar la estandarización del proceso y las GMP (Buenas Prácticas de Manufactura) mediante un software inteligente y el registro automático de datos. Nuestros homogeneizadores ultrasónicos digitales registran automáticamente todos los parámetros del proceso ultrasónico en una tarjeta SD incorporada. Las pantallas táctiles digitales y el control remoto del navegador permiten la supervisión continua del proceso y permiten ajustar con precisión los parámetros del proceso siempre que sea necesario. Esto facilita significativamente el monitoreo del proceso y el control de calidad.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: