Moléculas bioactivas encapsuladas en liposomas mediante ultrasonidos

Es bien sabido que la ultrasonicación es muy eficaz en la preparación de formulaciones liposomales. Las formulaciones liposómicas típicas encapsulan vitamina C, CBD, curcumina, quercitina, astaxantina, péptidos y muchos otros compuestos bioactivos mediante ultrasonidos. La encapsulación ultrasónica de liposomas es una técnica sencilla, rápida y eficaz que permite producir vesículas estables y muy cargadas. Los nutrientes encapsulados por ultrasonidos presentan una biodisponibilidad superior.

¿Qué son los liposomas y cuáles son sus beneficios?

Los liposomas son vesículas formadas por un núcleo acuoso encerrado en una o más bicapas de fosfolípidos. Dado que los liposomas tienen un núcleo acuoso rodeado por una capa lipídica y una cubierta exterior hidrófila, los liposomas son hidrosolubles y pueden transportar compuestos hidrosolubles y liposolubles en los respectivos compartimentos de la vesícula. Esto convierte a los liposomas en un sistema de administración muy eficaz para moléculas terapéuticamente activas. Los liposomas se forman por disrupción de las membranas biológicas, un proceso que se promueve e intensifica mediante ultrasonidos. Los liposomas suelen estar compuestos por fosfolípidos, especialmente fosfatidilcolina, pero también pueden incluir otros lípidos, como fosfatidiletanolamina de huevo, siempre que sean compatibles con la estructura de la bicapa lipídica. Los liposomas se forman espontáneamente cuando los fosfolípidos se hidratan. En el primer paso – la fase de hidratación – La sonicación se utiliza para nanoemulsionar los lípidos y la fase acuosa con el fin de promover la formación de vesículas multilamelares (MLV) altamente cargadas. Posteriormente, la sonificación puede utilizarse para reducir el tamaño del liposoma si es necesario. Para obtener una vesícula de menor tamaño, se aplica la sonicación para dispersar y reducir el tamaño del liposoma a vesículas unilamelares grandes (LUV) o vesículas unilamelares pequeñas (SUV) monodispersas.
La técnica ultrasónica de formación de liposomas y reducción de su tamaño es fiable, rápida, eficaz, fácil y segura. Los liposomas producidos presentan una elevada carga de sustancias bioactivas, una gran estabilidad y una biodisponibilidad superior.

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

La producción de liposomas requiere un dispositivo ultrasónico capaz de suministrar energía suficiente para crear partículas uniformes de tamaño nanométrico. Los liposomas fabricados en casa con un limpiador ultrasónico de joyas suelen ser ineficaces, ya que los liposomas preparados no presentan ni el tamaño nanométrico necesario ni encapsulan los nutrientes bioactivos de forma eficaz y estable a largo plazo. Para preparar liposomas de alta calidad, la tecnología preferida es un ultrasonicador de tipo sonda, ya que la sonda (sonotrodo) puede transmitir al medio la intensa energía acústica necesaria para la formación de liposomas eficaces altamente cargados. En general, los liposomas producidos con una sonda ultrasónica tienen una distribución de tamaño de partícula de 100-500 nm, que es óptima para altas cargas y una biodisponibilidad superior.
El uso de un reactor de celda de flujo ultrasónico permite preparar los liposomas en un entorno libre de oxígeno para evitar la degradación oxidativa.
Los ultrasonicadores tipo sonda proporcionan la energía necesaria para producir liposomas que:

Tras la formación de una película lipídica y la posterior rehidratación, se utiliza la sonicación para favorecer el atrapamiento de los principios activos en el liposoma. Además, la sonicación consigue el tamaño de liposoma deseado.

Moléculas encapsuladas en liposomas con ultrasonidos

La lista que figura a continuación indica qué sustancias se han encapsulado ya con éxito en formulaciones liposomadas utilizando la ruta de preparación por ultrasonidos.

• 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 quelatos de magnesio (por ejemplo, treonato de magnesio, orotato de magnesio), zinc, cobre, etc.
• terpenos como astaxantina, limoneno, pineno, humuleno, linalol, beta-cariofileno, fitol, geraniol, 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, los polisacáridos de hongos, etc.
• cannabinoides como CBD, CBG, THC
• nootrópicos, drogas inteligentes y potenciadores cognitivos, que pueden incluir las sustancias mencionadas anteriormente, así como otras moléculas

La formulación liposomal nanoreforzada de moléculas bioactivas ofrece una mayor tasa de absorción, una biodisponibilidad superior y puede permitir que las sustancias atraviesen la barrera hematoencefálica.
Los sistemas alternativos de administración de fármacos basados en lípidos son las nanoemulsiones y los portadores coloidales basados en lípidos, como las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) y los portadores lipídicos nanoestructurados (NLC). Todos ellos, nanoemulsiones, SLN y NLC, pueden formarse y cargarse de forma fiable mediante sonicación.
Más información sobre el Aloe Vera extraído por ultrasonidos y nanoencapsulado.

Factores que influyen en la calidad de los liposomas

La calidad de los liposomas viene determinada por la uniformidad del tamaño de las partículas y la lamelaridad, la eficacia de atrapamiento (�) / carga de encapsulación y la estabilidad. El método de preparación, las condiciones de procesamiento, las materias primas y el almacenamiento son factores importantes que contribuyen a la calidad y, por tanto, a la potencia de las formulaciones liposomales. La imagen SEM de la izquierda muestra los liposomas preparados por ultrasonidos cargados con ácidos grasos DHA y EPA utilizando un ultrasonicador Hielscher UP200S (estudio e imagen: Hadian et al. 2014).
La preparación ultrasónica de liposomas es una técnica fiable, que proporciona un tamaño de partícula liposomal pequeño y uniforme con una alta carga de moléculas bioactivas. Los parámetros del proceso ultrasónico (como amplitud, energía total, tiempo, pulsación, temperatura, presión) son exactamente ajustables. Como técnica de procesamiento no térmica, el principio de funcionamiento de la sonificación se basa en el cizallamiento puramente mecánico. El aumento de temperatura en el líquido sonicado se explica por la segunda ley de la termodinámica, que establece que cualquier energía aplicada finalmente se convierte en calor. Para mantener una temperatura baja y estable del medio liposomal, Hielscher Ultrasonics ofrece sofisticadas soluciones de refrigeración, como baños de hielo, así como reactores y celdas de flujo con camisas de refrigeración. Los resultados de la producción de liposomas por ultrasonidos son reproducibles, lo que es importante para un proceso estandarizado y una alta calidad continua del producto.
Los fosfolípidos de alta calidad, con un alto porcentaje de fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina, proporcionan una cubierta liposomal estable que impide la fuga de nutrientes. Una fuerte cubierta de fosfolípidos también protege los nutrientes encapsulados contra la degradación oxidativa y térmica. Por lo tanto, es esencial que exista una proporción equilibrada entre los fosfolípidos de la fase acuosa y los nutrientes encapsulados (moléculas bioactivas).

Ultrasonidos de alto rendimiento para la producción de liposomas

Los sistemas de Hielscher Ultrasonics son máquinas fiables utilizadas en la producción farmacéutica y de suplementos para formular liposomas de alta calidad cargados con vitaminas, antioxidantes, flavonoides, péptidos, polifenoles y otros compuestos bioactivos / nutrientes. Para satisfacer las demandas de sus clientes, Hielscher suministra ultrasonicadores desde el compacto homogeneizador manual de laboratorio y los ultrasonicadores de sobremesa hasta sistemas ultrasónicos totalmente industriales para la producción de grandes volúmenes de formulaciones liposomales. La formulación ultrasónica de liposomas puede realizarse por lotes o como proceso continuo en línea utilizando un reactor ultrasónico de flujo continuo. Hay disponible una amplia gama de sonotrodos ultrasónicos (sondas) y recipientes de reactor para garantizar una configuración óptima para su producción de liposomas. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos exigentes.
El control preciso de todos los parámetros importantes del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación, hace que el proceso ultrasónico sea fiable y reproducible. Hielscher Ultrasonics es consciente de la importancia de la alta calidad continua de los productos y ayuda a los fabricantes de suplementos y productos terapéuticos a aplicar la estandarización de procesos y las buenas prácticas de fabricación (BPF) 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 integrada. Las pantallas táctiles digitales y el control remoto mediante navegador permiten supervisar el proceso de forma continua y ajustar los parámetros del proceso con precisión siempre que sea necesario. Esto facilita considerablemente la supervisión del proceso y el control de calidad.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: