Moléculas bioactivas encapsuladas en liposomas mediante ultrasonidos

La ultrasonicación es una técnica ampliamente reconocida por su elevada eficiencia en la preparación de formulaciones liposomales. Las formulaciones liposomales habituales encapsulan vitamina C, CBD, curcumina, quercitin, astaxantina, péptidos y muchos otros compuestos bioactivos mediante ultrasonicación. La encapsulación liposomal por ultrasonidos es una técnica sencilla, rápida y eficaz que permite producir vesículas estables con una elevada carga. Los nutrientes encapsulados mediante ultrasonidos destacan por su biodisponibilidad superior.

Descripción general: encapsulación liposomal de compuestos bioactivos mediante sonicación

La encapsulación por ultrasonidos ofrece un método altamente eficiente y controlable para incorporar compuestos bioactivos en liposomas, mejorando su estabilidad, biodisponibilidad y rendimiento funcional. La cavitación acústica generada por ultrasonidos de alta intensidad favorece la rápida hidratación de los lípidos, la reducción del tamaño de las vesículas y una dispersión uniforme, lo que permite formar liposomas pequeños y homogéneos con distribuciones de tamaño estrechas. Esta técnica facilita una elevada eficiencia de encapsulación tanto de compuestos hidrófilos como lipófilos, al tiempo que minimiza la necesidad de disolventes orgánicos o condiciones de procesamiento agresivas. Además, el procesamiento ultrasónico permite controlar con precisión el tamaño de las partículas y la lamelaridad, parámetros fundamentales para optimizar la liberación controlada, la captación celular y la estabilidad a largo plazo de los compuestos bioactivos sensibles en aplicaciones farmacéuticas, nutracéuticas y cosméticas.

¿Qué son los liposomas y qué ventajas ofrecen?

Los liposomas son vesículas constituidas por un núcleo acuoso encerrado en una o varias bicapas de fosfolípidos. Dado que los liposomas tienen un núcleo acuoso rodeado por una capa lipídica y una cubierta externa hidrófila, 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 altamente eficaz para moléculas con actividad terapéutica. Los liposomas se forman mediante la ruptura de membranas biológicas, un proceso que la ultrasonicación favorece e intensifica. Los liposomas suelen estar compuestos por fosfolípidos, especialmente fosfatidilcolina, pero también pueden incluir otros lípidos, como la fosfatidiletanolamina de huevo, siempre que sean compatibles con la estructura de la bicapa lipídica. Los liposomas se forman espontáneamente cuando se hidratan los fosfolípidos. En el primer paso –la fase de hidratación– se utiliza la sonicación para nanoemulsionar los lípidos y la fase acuosa a fin de favorecer la formación de vesículas multilamelares (MLVs) con una elevada carga. Posteriormente, puede utilizarse la sonicación para reducir el tamaño de los liposomas si es necesario. Para obtener vesículas más pequeñas, se aplica sonicación para dispersar los liposomas y reducir su tamaño hasta obtener vesículas unilamelares grandes (LUVs) o vesículas unilamelares pequeñas (SUVs) monodispersas.
La técnica ultrasónica de formación de liposomas y reducción de su tamaño es fiable, rápida, eficiente, sencilla 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 pueden producir liposomas de alta calidad?

La producción de liposomas requiere un dispositivo ultrasónico capaz de suministrar suficiente energía para crear partículas uniformes de tamaño nanométrico. Los liposomas preparados en casa con un limpiador ultrasónico de joyas suelen ser ineficaces, ya que no presentan el tamaño nanométrico 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 ultrasonicador de sonda, ya que la sonda (sonotrodo) puede transmitir al medio la intensa energía acústica necesaria para formar liposomas eficaces con una elevada carga. En general, los liposomas producidos con una sonda ultrasónica presentan una distribución de tamaño de partícula de 100-500 nm, óptima para una elevada carga y una biodisponibilidad superior.
El uso de un reactor ultrasónico con celda de flujo permite preparar los liposomas en un entorno libre de oxígeno para evitar la degradación oxidativa.
Los ultrasonicadores de sonda proporcionan la energía necesaria para producir liposomas de alta calidad que son:

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

Moléculas encapsuladas en liposomas mediante ultrasonidos

La siguiente lista indica qué sustancias ya se han encapsulado con éxito en formulaciones liposomales mediante el método de preparación ultrasónica.

• antioxidantes como glutatión, vitamina C, vitaminas B metiladas, resveratrol, CoQ10, etc.
• compuestos fenólicos: flavonoides como fisetina, quercitin y proantocianidinas oligoméricas (OPC); saponinas como astralgaloside; alcaloides
• minerales como quelatos de magnesio (p. ej., treonato de magnesio, orotato de magnesio), zinc, cobre, etc.
• terpenos como astaxantina, limoneno, pineno, humuleno, linalool, beta-cariofileno, fitol, geraniol, terpinoleno, etc.
• lípidos como los ácidos grasos omega-3 EPA y DHA; dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC), etc.
• aminoácidos como creatina, glicina, 5-HTP (5-hidroxitriptófano), fenilalanina, L-teanina, GABA (ácido gamma-aminobutírico), taurina, N-acetilcisteína (NAC), L-tirosina, etc.
• péptidos, p. ej., oxitocina, colágeno, péptidos GLP-1 etc.
• polisacáridos como ácido hialurónico, polisacáridos de hongos, etc.
• cannabinoides como CBD, CBG, THC
• nootrópicos, fármacos inteligentes y potenciadores cognitivos, que pueden incluir las sustancias mencionadas anteriormente y otras moléculas

La formulación liposomal de moléculas bioactivas mejorada mediante nanotecnología ofrece una mayor tasa de absorción y una biodisponibilidad superior, y puede permitir que las sustancias atraviesen la barrera hematoencefálica.
Otros sistemas de administración de fármacos basados en lípidos son las nanoemulsiones y los vehículos coloidales lipídicos, como las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) y los vehículos lipídicos nanoestructurados (NLC). Todos ellos, las nanoemulsiones, las SLNs y los NLCs, pueden formarse y cargarse de manera fiable mediante sonicación.
¡Obtenga más información sobre el Aloe Vera extraído mediante ultrasonidos y nanoencapsulado!

Elija su método preferido de formación de liposomas

La sonicación se utiliza ampliamente en diversos métodos de preparación y procesamiento de liposomas, ya que facilita tanto su formación como el control posterior al procesamiento. Puede aplicarse durante la formación directa de liposomas mediante la dispersión de lecitina (fosfolípidos) en una fase acuosa para favorecer la rápida generación de vesículas. También se utiliza habitualmente en técnicas consolidadas, como la evaporación en fase inversa y la hidratación de película fina, para mejorar la dispersión de los lípidos y acelerar la formación de vesículas. Además de la preparación inicial, la sonicación se emplea con frecuencia para cargar liposomas preformados (vacíos) mediante sonoporación, lo que permite incorporar compuestos bioactivos de manera eficiente. Asimismo, es una herramienta habitual para reducir el tamaño de los liposomas, produciendo vesículas más pequeñas y uniformes con distribuciones de tamaño más estrechas para mejorar su estabilidad y su rendimiento como sistemas de administración.
Obtenga más información sobre los distintos métodos de producción de liposomas asistidos por ultrasonidos:

• Formación de liposomas mediante ultrasonidos utilizando lecitina
• Método de evaporación en fase inversa mediante ultrasonidos
• Hidratación de película fina mediante ultrasonidos

Factores que influyen en la calidad de los liposomas

La calidad de los liposomas está determinada por la uniformidad del tamaño de partícula y la lamelaridad, la eficiencia de atrapamiento (%EE) / 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 cargados con ácidos grasos DHA y EPA preparados mediante ultrasonidos utilizando un ultrasonicador Hielscher UP200S (estudio e imagen: Hadian et al. 2014).
La preparación ultrasónica de liposomas es una técnica fiable que permite obtener partículas liposomales pequeñas y de tamaño uniforme con una elevada carga de moléculas bioactivas. Los parámetros del proceso ultrasónico (como amplitud, energía total, tiempo, pulsación, temperatura y presión) pueden ajustarse con precisión. Como técnica de procesamiento no térmico, el principio de funcionamiento de la sonicación se basa en un cizallamiento puramente mecánico. El aumento de temperatura del líquido sonicado se explica por la segunda ley de la termodinámica, que establece que toda la energía aplicada acaba convirtiéndose en calor. Para mantener una temperatura baja y estable en el medio liposomal, Hielscher Ultrasonics ofrece soluciones de refrigeración avanzadas, como baños de hielo, así como reactores y celdas de flujo con camisas de refrigeración. Los resultados de la producción ultrasónica de liposomas son reproducibles, lo que es importante para obtener un proceso estandarizado y una calidad de producto constantemente elevada.
Los fosfolípidos de alta calidad con un elevado porcentaje de fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina proporcionan una cubierta liposomal estable que evita la fuga de nutrientes. Una cubierta fosfolipídica resistente también protege los nutrientes encapsulados frente a la degradación oxidativa y térmica. Por tanto, es esencial mantener una proporción equilibrada entre los fosfolípidos, la fase acuosa y los nutrientes encapsulados (moléculas bioactivas).

Ultrasonicadores de alto rendimiento para la producción de liposomas

Los sistemas de Hielscher Ultrasonics son equipos fiables utilizados 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 necesidades de sus clientes, Hielscher suministra ultrasonicadores que abarcan desde el homogeneizador compacto de laboratorio de mano y los ultrasonicadores de sobremesa hasta sistemas ultrasónicos plenamente industriales para producir grandes volúmenes de formulaciones liposomales. La formulación ultrasónica de liposomas puede realizarse por lotes o como un proceso continuo en línea mediante un reactor ultrasónico de flujo continuo. Se dispone de 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 ultrasónicos Hielscher permite su funcionamiento 24/7 con cargas de trabajo intensivas y en entornos exigentes.
El control preciso de todos los parámetros importantes del proceso, como amplitud, presión, temperatura y tiempo de sonicación, hace que el proceso ultrasónico sea fiable y reproducible. Hielscher Ultrasonics conoce la importancia de mantener una calidad de producto constantemente elevada y ayuda a los fabricantes de suplementos y productos terapéuticos a implementar la estandarización de los procesos y las GMP (buenas prácticas de fabricación) mediante 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 desde un navegador permiten supervisar continuamente el proceso y ajustar sus parámetros con precisión siempre que sea necesario. Esto facilita considerablemente la supervisión del proceso y el control de calidad.
La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros ultrasonicadores: