Preparación de liposomas por ultrasonidos
Preparación ultrasónica de liposomas para productos farmacéuticos y cosméticos
Los liposomas (vesículas a base de liposomas y lípidos), transferosomas (liposomas ultradeformables), etosomas (vesículas ultradeformables con alto contenido en alcohol) y niosomas (vesículas sintéticas) son vesículas microscópicas que pueden prepararse artificialmente como portadores globulares en los que encapsular moléculas activas. Estas vesículas con diámetros de entre 25 y 5000 nm se utilizan a menudo como portadores de fármacos con fines tópicos en la industria farmacéutica y cosmética, como la administración de fármacos, la genoterapia y la inmunización. El ultrasonido es un método de probada eficacia para la preparación de liposomas y la encapsulación de agentes activos en estas vesículas.
liposomas
Los liposomas son sistemas vesiculares unilamelares, oligolamelares o multilamelares y están compuestos del mismo material que la membrana celular (bicapa lipídica). En cuanto a su composición y tamaño, se diferencia entre vesículas multilamelares (MLV, 0,1-10μm) y vesículas unilamelares, que se distinguen entre pequeñas (SUV, <100 nm), vesículas grandes (LUV, 100-500 nm) o gigantes (GUV, ≥1 μm).
La estructura compuesta de los liposomas está formada por fosfolípidos. Los fosfolípidos tienen un grupo de cabeza hidrófilo y un grupo de cola hidrófobo, formado por una larga cadena de hidrocarburos.
La membrana de los liposomas tiene una composición muy similar a la de la barrera cutánea, por lo que pueden integrarse fácilmente en la piel humana. Cuando los liposomas se fusionan con la piel, pueden descargar los agentes atrapados directamente al destino, donde los activos pueden cumplir sus funciones. Así, los liposomas mejoran la penetrabilidad/permeabilidad cutánea de los agentes farmacéuticos y cosméticos atrapados. También los liposomas sin agentes encapsulados, las vesículas vacías, son potentes activos para la piel, ya que la fosfatidilcolina incorpora dos elementos esenciales que el organismo humano no puede producir por sí mismo: ácido linoleico y colina.
Vitamina C liposomal producida mediante ultrasonidos UP200Ht
Formación ultrasónica de liposomas
Los liposomas pueden formarse mediante el uso de ultrasonidos. El material básico para la preparación de liposomas son moléculas anfílicas derivadas o basadas en lípidos de membranas biológicas. Para la formación de pequeñas vesículas unilamelares (SUV), la dispersión lipídica se sonicará suavemente. – por ejemplo, con el dispositivo ultrasónico manual UP50H (50W, 30kHz), el VialTweeter o el reactor ultrasónico UTR200 – en un baño de hielo. La duración de dicho tratamiento ultrasónico es de unos 5 - 15 minutos. Otro método para producir pequeñas vesículas unilamelares es la sonicación de los liposomas de vesículas multilamelares.
Dinu-Pirvu et al. (2010) informan de la obtención de transferosomas por sonicación de MLV a temperatura ambiente.
Hielscher Ultrasonics ofrece varios dispositivos ultrasónicos, sonotrodos y accesorios para proporcionar el sonicador adecuado en cuanto a potencia
Encapsulación ultrasónica de agentes en liposomas
Los liposomas son portadores de agentes activos. El ultrasonido es una herramienta eficaz para preparar y formar los liposomas para el encapsulamiento de agentes activos. Antes de la encapsulación, los liposomas tienden a formar agrupaciones debido a la interacción carga-carga superficial de las cabezas polares de los fosfolípidos (Míckova et al. 2008), además tienen que abrirse. A modo de ejemplo, Zhu et al. (2003) describen la encapsulación de biotina en polvo en liposomas mediante ultrasonidos. Al añadir el polvo de biotina en la solución de suspensión de vesículas, la solución se ha sonicado durante aproximadamente 1 hora. Tras este tratamiento, la biotina quedó atrapada en los liposomas.
Foto 1: Procesador ultrasónico de 1 kW para la producción continua en línea de liposomas
Emulsiones de liposomas
Para potenciar el efecto nutritivo de cremas hidratantes o antienvejecimiento, lociones, geles y otras formulaciones cosmecéuticas, se añaden emulsionantes a las dispersiones liposomales para estabilizar mayores cantidades de lípidos. Pero las investigaciones han demostrado que la capacidad de los liposomas suele ser limitada. Con la adición de emulsionantes, este efecto aparecerá antes y los emulsionantes adicionales provocan un debilitamiento de la afinidad de barrera de la fosfatidilcolina. Nanopartículas – compuestas de fosfatidilcolina y lípidos- son la respuesta a este problema. Estas nanopartículas están formadas por una gota de aceite recubierta por una monocapa de fosfatidilcolina. El uso de nanopartículas permite formulaciones capaces de absorber más lípidos y permanecer estables, por lo que no se necesitan emulsionantes adicionales.
La ultrasonicación es un método probado para la producción de Nanoemulsiones y nanodispersiones. Los ultrasonidos de alta intensidad suministran la potencia necesaria para dispersar una fase líquida (fase dispersa) en pequeñas gotas en una segunda fase (fase continua). En la zona de dispersión, la implosión cavitación Las burbujas provocan intensas ondas de choque en el líquido circundante y dan lugar a la formación de chorros de líquido de alta velocidad. Para estabilizar las gotitas recién formadas de la fase dispersa contra la coalescencia, se añaden a la emulsión emulsionantes (sustancias tensioactivas, tensioactivos) y estabilizadores. Como la coalescencia de las gotitas después de la disrupción influye en la distribución final del tamaño de las gotitas, se utilizan emulsionantes eficientemente estabilizadores para mantener la distribución final del tamaño de las gotitas a un nivel que sea igual a la distribución inmediatamente después de la disrupción de las gotitas en la zona de dispersión ultrasónica.
dispersiones liposomales
Las dispersiones liposomales, que se basan en la fosfatidilclorina insaturada, carecen de estabilidad frente a la oxidación. La estabilización de la dispersión puede conseguirse mediante antioxidantes, como por ejemplo un complejo de vitaminas C y E.
Ortan et al. (2002) obtuvieron buenos resultados en su estudio sobre la preparación por ultrasonidos de aceite esencial de Anethum graveolens en liposomas. Después de la sonicación, la dimensión de los liposomas se situó entre 70-150 nm, y para el VLM entre 230-475 nm; estos valores fueron aproximadamente constantes también después de 2 meses, pero disminuyeron después de 12 meses, especialmente en la dispersión VLM (véanse los histogramas a continuación). La medición de la estabilidad, relativa a la pérdida de aceite esencial y a la distribución de tamaños, también mostró que las dispersiones liposomales mantenían el contenido de aceite volátil. Esto sugiere que el atrapamiento del aceite esencial en liposomas aumentó la estabilidad del aceite.
Ortan et al. (2009): Estabilidad de las dispersiones MLV y SUV después de 1 año. Las formulaciones liposomales se almacenaron a 4±1 ºC.
Los procesadores por ultrasonidos de Hielscher son los dispositivos ideales para aplicaciones en la cosmética e industria farmacéutica. Sistemas compuestos por varios procesadores ultrasónicos de hasta 16.000 W proporcionan la capacidad necesaria para convertir esta aplicación de laboratorio en un método de producción eficiente para obtener emulsiones finamente dispersas tanto en flujo continuo o como por lotes – consiguiendo resultados comparables a los de los mejores homogeneizadores de alta presión disponibles en la actualidad, como la nueva válvula de orificio. Además de esta alta eficacia en el continuo EmulsificarLos equipos de ultrasonidos de Hielscher requieren muy poco mantenimiento y son muy fáciles de manejar y limpiar. De hecho, los ultrasonidos facilitan la limpieza y el aclarado. La potencia ultrasónica es ajustable y puede adaptarse a productos y requisitos de emulsificación particulares. También hay disponibles reactores de celda de flujo especiales que cumplen los requisitos avanzados de CIP (limpieza in situ) y SIP (esterilización in situ).
Literatura/Referencias
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