Liposomas mediante el método de evaporación en fase inversa con sonicación
Los liposomas son nanotransportadores versátiles utilizados en la administración de fármacos por su biocompatibilidad y su capacidad para encapsular fármacos tanto hidrófilos como hidrófobos. El método de evaporación en fase inversa (también conocido como método de emulsificación o método de evaporación del disolvente) es una técnica destacada para la preparación de liposomas que ofrece una elevada eficiencia de encapsulación. Este artículo se centra en la preparación de liposomas mediante el método de evaporación en fase inversa mejorado con sonicación de sonda, y describe las etapas del procedimiento, sus ventajas y sus posibles aplicaciones en sistemas de administración de fármacos.
Los liposomas son estructuras vesiculares constituidas por una o varias bicapas lipídicas, capaces de encapsular compuestos hidrófilos e hidrófobos. Su estructura singular los hace ideales para la administración dirigida de fármacos. El método de evaporación en fase inversa (también conocido como método de emulsificación o de evaporación del disolvente) es una técnica consolidada para la preparación de liposomas. En los siguientes párrafos presentamos las ventajas del método de evaporación en fase inversa con sonicación de sonda, que permite mejorar la emulsificación, la eficiencia de encapsulación y la reducción del tamaño de los liposomas.
Sonicador de sonda UP400St para la preparación de liposomas
Metodología de preparación de liposomas mediante el método de evaporación en fase inversa
La formación de liposomas mediante el método de evaporación inversa con sonicación consiste en disolver los lípidos en una mezcla de disolventes orgánicos de cloroformo y metanol (2:1 v/v), que favorece la formación de micelas inversas. A continuación, se añade una solución tampón acuosa a esta mezcla. La solución combinada se somete a sonicación, por ejemplo, con un sonicador de sonda como el UP400ST, para crear una microemulsión de agua en aceite. Después se evapora el disolvente orgánico con un evaporador rotatorio, lo que da lugar a un gel viscoso que finalmente colapsa para formar liposomas. El gran núcleo acuoso de las burbujas de la microemulsión favorece el atrapamiento de moléculas hidrófilas, dando lugar a geles liposomales que presentan una liberación controlada y un buen perfil de permeación. Por último, se reduce el tamaño de los liposomas con el sonicador hasta obtener un tamaño uniforme.
Formación de liposomas mediante el método de evaporación inversa con sonicación
Protocolo / Instrucciones paso a paso:
- Pesar y disolver los lípidos:
Pese con precisión un total de 40 mg de L-α-fosfatidilcolina y colesterol en una proporción en masa de 4:1 o 7:3.
Disuelva los lípidos pesados en 10 mL de una mezcla de cloroformo/metanol (4:1 v/v) en un matraz de fondo redondo. - Formar la película lipídica:
Acople el matraz de fondo redondo a un evaporador rotatorio.
Haga girar el matraz a 8 x g y 40 °C en condiciones de vacío hasta que se forme una película lipídica fina en las paredes del matraz. - Eliminar los vapores de los disolventes:
Elimine los vapores restantes de la mezcla de disolventes purgando el matraz con nitrógeno gaseoso. - Volver a disolver la película lipídica:
Vuelva a disolver la película lipídica en 10 mL de éter dietílico para formar vesículas en fase inversa. - Preparar la fase acuosa:
Mezcle 5 mL de tampón PBS (0,1 M, pH 7,4) que contenga el principio activo que se desea encapsular y 20 mg de Tween 80 con la fase orgánica (éter dietílico con los lípidos disueltos). - Sonicar la emulsión:
Coloque la emulsión w/o en un baño de hielo.
Sonique la emulsión con un sonicador de sonda UP200Ht a 26 kHz, en modo pulsado al 50% (0,5 ciclos = 30 sec ACTIVADO / 30 sec DESACTIVADO) y con una amplitud del 50% durante 1 minuto. - Evaporar para formar un gel:
Vuelva a colocar la emulsión sonicada en el evaporador rotatorio.
Evapore a presión atmosférica y 40 °C hasta obtener un gel. - Formar los liposomas:
Continúe evaporando el gel hasta que se transforme en un líquido semitransparente, lo que indica la formación de liposomas. - Suspensión final de liposomas:
Añada otros 5 mL de tampón PBS (0,1 M, pH 7,4) a la suspensión de liposomas.
Agite suavemente la mezcla con un agitador vórtex.
Elimine los vapores restantes de éter dietílico con nitrógeno gaseoso. - Almacenamiento:
Almacene la suspensión final de liposomas a 4 °C en un refrigerador hasta que se necesite.
Estas instrucciones describen paso a paso el proceso de preparación de liposomas mediante el método de evaporación en fase inversa con homogeneización ultrasónica, que garantiza un elevado contenido acuoso interno y una encapsulación eficiente del principio activo.
El método de evaporación en fase inversa, especialmente con sonicación de sonda, es una técnica ampliamente utilizada para la preparación de liposomas, sobre todo cuando se busca un elevado contenido acuoso interno. Este método ofrece ventajas frente al método tradicional de hidratación de película fina por su capacidad para incorporar una mayor cantidad de fase acuosa en el interior de los liposomas.
Sonicador industrial UIP2000hdT para la producción de liposomas a gran escala
Ventajas de la sonicación de sonda para la formación de liposomas
- Mayor homogeneidad: La sonicación de sonda proporciona un aporte de energía constante, lo que da lugar a una distribución de tamaños de los liposomas más uniforme.
- Mejor encapsulación: Las fuerzas mecánicas generadas durante la sonicación mejoran la encapsulación de los fármacos, especialmente de los compuestos hidrófilos.
- Escalabilidad: Los métodos son fácilmente escalables, por lo que resultan adecuados para la producción de liposomas a gran escala.
Aplicaciones de los liposomas en la administración de fármacos
Los liposomas preparados mediante los métodos de emulsificación y de evaporación del disolvente con sonicación de sonda son adecuados para diversas aplicaciones de administración de fármacos, entre ellas:
- Administración dirigida de fármacos: La funcionalización de los liposomas con ligandos específicos permite la administración dirigida a determinados tejidos o células.
- Liberación controlada: La estructura de bicapa lipídica permite la liberación controlada del fármaco, lo que mejora la eficacia terapéutica.
- Versatilidad: Estos métodos admiten una amplia gama de agentes terapéuticos, desde moléculas pequeñas hasta biomoléculas de mayor tamaño, como proteínas y ácidos nucleicos.
El método de evaporación en fase inversa destaca especialmente por su mayor contenido acuoso interno en comparación con el método de hidratación de película fina. Esta característica resulta beneficiosa para aplicaciones que requieren una encapsulación considerable de fármacos hidrófilos u otros agentes terapéuticos.
El método de evaporación en fase inversa con sonicación de sonda es una técnica robusta y eficiente para la preparación de liposomas. Su capacidad para lograr un mayor contenido acuoso interno lo convierte en un método preferente en aplicaciones farmacéuticas en las que es crucial maximizar la encapsulación de sustancias hidrófilas. El control cuidadoso de la evaporación del disolvente y el uso de la sonicación son claves para el éxito de este método, que permite producir liposomas de alta calidad adecuados para diversos fines terapéuticos.
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La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150 L | 3 a 15 L/min | UIP6000hdT |
| 15 a 150 L | 3 a 15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000 |
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Bibliografía / Referencias
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): An efficient liposome based method for antioxidants encapsulation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 136, 2015. 1067-1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. and Wen, J. (2014): Preparation, Optimization and Characterization of Bovine Lactoferrin-loaded Liposomes and Solid Lipid Particles Modified by Hydrophilic Polymers Using Factorial Design. Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560-575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): Impact of preparation method and variables on the internal structure, morphology, and presence of liposomes in phytantriol-Pluronic® F127 cubosomes. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 145, 2016. 845-853.
Información de interés
¿Qué son los liposomas?
Los liposomas son vesículas esféricas con una bicapa lipídica que se utilizan para encapsular compuestos. Se preparan en una solución que contiene el compuesto que se desea atrapar. Para los compuestos hidrófilos, como las proteínas, se utiliza una solución acuosa, mientras que las moléculas hidrófobas se encapsulan utilizando soluciones en disolventes orgánicos mezcladas con lípidos. Esta versatilidad hace que los liposomas sean valiosos para la administración de fármacos y otras aplicaciones biomédicas.
¿En qué consiste el método de evaporación en fase inversa para la preparación de liposomas?
El método de evaporación en fase inversa para la preparación de liposomas consiste en disolver los lípidos en una mezcla de cloroformo/metanol y formar una película lipídica fina mediante evaporación rotatoria. A continuación, esta película se vuelve a disolver en éter dietílico para crear vesículas en fase inversa. Una fase acuosa que contiene el principio activo y Tween 80 se mezcla con la fase orgánica, formando una emulsión de agua en aceite. La emulsión se somete a sonicación con un sonicador de sonda y después a una nueva evaporación rotatoria para producir un gel, que finalmente forma liposomas al continuar la evaporación. La suspensión final se completa añadiendo tampón PBS y eliminando los disolventes residuales con nitrógeno gaseoso, lo que da lugar a liposomas que se almacenan a 4 °C.
¿Qué efecto tiene la sonicación sobre los liposomas?
La sonicación actúa sobre los liposomas mediante ondas ultrasónicas que desestructuran y mezclan las fases lipídica y acuosa, favoreciendo la formación de una dispersión homogénea. Este proceso ayuda a controlar el tamaño y la uniformidad de los liposomas y evita el sobrecalentamiento al permitir la aplicación de pulsos intermitentes de energía. La cavitación controlada provocada por la sonicación garantiza una encapsulación eficiente de los principios activos dentro de los liposomas.
¿Qué es la transición de fase en los liposomas?
La transición de fase en los liposomas se refiere al cambio en el estado físico de los lípidos inducido por la temperatura. La temperatura de transición de fase es la temperatura específica a la que los lípidos pasan de la fase gel ordenada, en la que las cadenas hidrocarbonadas están completamente extendidas y estrechamente empaquetadas, a la fase líquido-cristalina desordenada, en la que las cadenas hidrocarbonadas se orientan al azar y adquieren fluidez. Esta transición influye en la estabilidad y la permeabilidad de los liposomas, así como en su interacción con las sustancias encapsuladas.
¿En qué consiste el método de extrusión para la preparación de liposomas?
En ocasiones, el método de hidratación de película fina también se denomina método de extrusión, ya que la etapa de hidratación de la película fina va seguida de una etapa de extrusión. Durante la extrusión, los liposomas se hacen pasar a través de membranas de policarbonato para obtener liposomas pequeños y homogéneos. Como alternativa a la extrusión, el tamaño de los liposomas suele reducirse mediante sonicación.
¿En qué consiste el método de sonicación de liposomas?
La sonicación se aplica en diversos métodos de formación de liposomas. Se utiliza para la emulsificación de lípidos y disolventes, la rehidratación de la película lipídica y la reducción del tamaño de los liposomas. En el método de evaporación en fase inversa, los lípidos se emulsifican mediante ultrasonidos con una fase acuosa. En el método de película fina, una película lipídica seca se rehidrata con un sonicador para crear una suspensión de vesículas multilamelares. Diversas técnicas de preparación de liposomas utilizan la sonicación para reducir posteriormente el tamaño de los liposomas formados. En este caso, la sonicación da lugar a liposomas uniformemente pequeños y estables, adecuados para diversas aplicaciones.
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