Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Producción ultrasónica de ácidos grasos liposomales Omega-3

Los nanoliposomas son portadores de drogas muy eficaces que se utilizan para aumentar la biodisponibilidad de compuestos bioactivos como los ácidos grasos omega-2, las vitaminas y otras sustancias. La encapsulación ultrasónica de compuestos bioactivos es una técnica rápida y sencilla para preparar nanoliposomas con altas cargas de fármacos. La encapsulación ultrasónica en los liposomas mejora la estabilidad y la biodisponibilidad de los compuestos.

Ácidos grasos omega-3 liposomales

Los ácidos grasos omega-3 como el ácido eicosapentaenoico (EPA) y el ácido docosahexaenoico (DHA) juegan un papel vital para el buen funcionamiento de muchas reacciones bioquímicas vitales en el cuerpo humano. El EPA y el DHA se encuentran principalmente en peces de agua fría, hígado de bacalao y mariscos. Dado que no todo el mundo consume las dos porciones de pescado recomendadas por semana, el aceite de pescado se utiliza a menudo en forma de suplementos dietéticos. Además, los ácidos grasos omega-3 como el EPA y el DHA se utilizan como terapéuticos para tratar enfermedades cardiovasculares y cerebrales, así como en la terapia del cáncer. Con el fin de mejorar la biodisponibilidad y la tasa de absorción, la encapsulación ultrasónica en liposomas es una técnica ampliamente utilizada con éxito.

Encapsulación ultrasónica de los ácidos grasos Omega-3 en los liposomas

La encapsulación ultrasónica es una técnica de preparación fiable para formar liposomas con una alta carga de sustancias activas. La nano-emulsificación ultrasónica interrumpe las bicapas fosfolípidas e introduce energía para promover el ensamblaje de vesículas anfifílicas de forma esférica, conocidas como liposomas.
La ecografía permite controlar el tamaño de los liposomas en el proceso de preparación ultrasónica: El tamaño del liposoma disminuye con el aumento de la energía de los ultrasonidos. Los liposomas más pequeños ofrecen una mayor bioaccesibilidad y pueden transportar las moléculas de ácidos grasos con una mayor tasa de éxito a los sitios de destino, ya que el tamaño más pequeño facilita la permeabilidad a través de las membranas celulares.
Los liposomas son conocidos como potentes portadores de drogas, que pueden ser cargados con sustancias lipofílicas e hidrofílicas debido a la estructura anfifílica de sus bicapas. Otra ventaja de los liposomas es la capacidad de modificarlos químicamente mediante la inclusión de polímeros ligados a los lípidos en la formulación, de modo que se mejora la absorción de las moléculas atrapadas en el tejido objetivo y se prolonga la liberación de la droga y, por consiguiente, su vida media. La encapsulación liposomal protege los compuestos bioactivos también contra la degradación oxidativa, que es un factor importante para los ácidos grasos poliinsaturados como el EPA y el DHA, que son propensos a la oxidación.
Hadia y otros (2014) encontraron que la encapsulación ultrasónica de DHA y EPA usando el ultrasonido tipo sonda UP200S gave superior encapsulation efficiency (%EE) with 56.9 ± 5.2% for DHA and 38.6 ± 1.8% for EPA. The %EE for DHA and EPA of liposomes increased significantly using ultrasonication (PAG menor que 0,05; valores estadísticamente significativos).

UP400St para la preparación de aceites liposomales C60

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La ecografía es la técnica preferida para formar liposomas con una alta carga de compuestos bioactivos.

Liposomas preparados ultrasónicamente cargados con ácidos grasos DHA y EPA.
Estudio e imagen: Hadian et al. 2014

Comparación de la eficiencia: Encapsulación ultrasónica vs. Extrusión de liposomas

Comparando la encapsulación de tipo sonda ultrasónica con la técnica de sonicación por baño y extrusión, se logra una formación superior de los liposomas mediante la sonicación por sonda.
Hadia y otros (2014) compararon la sonicación de la sonda (UP200S), la sonicación por baño y la extrusión son las técnicas para preparar los liposomas de aceite de pescado omega-3. Los liposomas preparados por sonicación de tipo sonda tenían forma esférica y mantenían una alta integridad estructural. El estudio llegó a la conclusión de que la sonicación de tipo sonda de los liposomas preformados facilita la preparación de liposomas DHA y EPA altamente cargados. Mediante la sonicación de tipo sonda, los ácidos grasos omega-3 DHA y EPA fueron encapsulados en la membrana nanoliposomal. La encapsulación hace que los ácidos grasos omega-3 sean altamente biodisponibles y los protege contra la degradación oxidativa.

Factores importantes para los liposomas de alta calidad

Después de la preparación de los liposomas, la estabilización y el almacenamiento de las formulaciones liposómicas desempeñan un papel crucial para obtener una formulación portadora estable y de gran potencia a largo plazo.
Los factores críticos que afectan a la estabilidad de los liposomas incluyen el valor del pH, la temperatura de almacenamiento y los materiales de los contenedores de almacenamiento.
Para una formulación terminada el valor de pH de aprox. 6,5 se considera ideal, porque a un pH de 6,5 la hidrólisis de lípidos se reduce a su tasa más baja.
Dado que los liposomas pueden oxidarse y perder su carga de sustancias atrapadas, se recomienda una temperatura de almacenamiento de aproximadamente 2-8 °C. Los liposomas cargados no deben someterse a condiciones de congelación y descongelación ya que el estrés de congelación-descongelación promueve la fuga de compuestos bioactivos encapsulados .
Los recipientes de almacenamiento y los cierres de los mismos deben seleccionarse cuidadosamente, ya que los liposomas no son compatibles con ciertos materiales plásticos. Para evitar la degradación de los liposomas, las suspensiones liposomiales inyectables deben almacenarse en ampollas de vidrio en lugar de frascos de inyección tapados. Debe comprobarse la compatibilidad con los tapones de elastómero de los viales de inyección. Para evitar la fotooxidación de los compuestos lipídicos, es muy importante el almacenamiento protegido de la luz, por ejemplo, utilizando un frasco de vidrio oscuro y almacenándolo en un lugar oscuro. Para las formulaciones liposomiales infusibles, debe garantizarse la compatibilidad de las suspensiones liposomiales con los tubos intravenosos (de plástico sintético). El almacenamiento y la compatibilidad de los materiales deben especificarse en la etiqueta de la formulación liposomal. [cf. Kulkarni y Shaw, 2016]

Ultrasonidos de alto rendimiento para formulaciones liposomales

Los sistemas de Hielscher Ultrasonics son máquinas fiables que se utilizan en la producción farmacéutica y de suplementos para formular liposomas de alta calidad cargados de ácidos grasos, vitaminas, antioxidantes, péptidos, polifenoles y otros compuestos bioactivos. Para satisfacer las demandas de sus clientes, Hielscher suministra ultrasonidos, desde el compacto homogeneizador de laboratorio portátil y los ultarsonidos 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 proceso continuo en línea. 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 ultrasónicos de Hielscher permite una operación 24/7 en ambientes de trabajo pesado y exigentes.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
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
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura / Referencias



Información interesante

¿Qué son los liposomas?

Un liposoma es una vesícula esférica que tiene al menos una bicapa lipídica. Los liposomas son conocidos por ser excelentes portadores de drogas y se utilizan como vehículo para administrar nutrientes, suplementos y drogas farmacéuticas en el tejido objetivo.
Los liposomas suelen estar hechos de fosfolípidos, especialmente de fosfatidilcolina, pero también pueden incluir otros lípidos, como la fosfatidilletanolamina de huevo, siempre y cuando sean compatibles con la estructura bicapa de los lípidos.
Un liposoma consiste en un núcleo acuoso, que está rodeado por una membrana hidrofóbica, en forma de una bicapa lipídica; los solutos hidrófilos disueltos en el núcleo quedan atrapados y no pueden pasar fácilmente a través de la bicapa. Las moléculas hidrofóbicas pueden almacenarse en la bicapa. Por lo tanto, un liposoma puede ser cargado con moléculas hidrofóbicas y/o hidrofílicas. Para llevar las moléculas a un lugar determinado, la bicapa lipídica puede fusionarse con otras bicapas como la membrana celular, llevando así las sustancias encapsuladas en el liposoma a las células.
Dado que el flujo sanguíneo de los mamíferos es de base acuosa, los liposomas transportan la sustancia hidrofóbica de manera eficiente a través del cuerpo hacia las células objetivo. Por lo tanto, los liposomas se utilizan para aumentar la biodisponibilidad de las moléculas insolubles en agua (por ejemplo, la CBD, la curcumina, las moléculas de las drogas).
Los liposomas se preparan con éxito mediante nanoemulsificación y encapsulación ultrasónica.

La estructura de un liposoma

Estructura de un liposoma: Núcleo acuoso y bicapa fosfolípida con cabezas hidrofílicas y colas hidrofóbicas/lipófilas.

Ácidos grasos omega-3

Los ácidos grasos omega-3 (ω-3) y omega-6 (ω-6) son ambos ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) y contribuyen a numerosas funciones en el cuerpo humano. Especialmente los ácidos grasos omega-3 son conocidos por sus características antiinflamatorias y de promoción de la salud.
El ácido eicosapentaenoico o EPA (20:5n-3) actúa como precursor de la prostaglandina-3 (que inhibe la agregación plaquetaria), el tromboxano-3 y el leucotrieno-5 eicosanoides y desempeña un papel crucial para la salud cardiovascular y cerebral.
El ácido docosahexaenoico o DHA (22:6n-3) es el principal componente estructural del sistema nervioso central de los mamíferos. El DHA es el ácido graso omega-3 más abundante en el cerebro y la retina, y ambos órganos, el cerebro y la retina, dependen de la ingesta dietética de DHA para funcionar correctamente. El DHA soporta una amplia gama de propiedades de la membrana celular y de la señalización celular, particularmente en la materia gris del cerebro, así como en los segmentos exteriores de las células fotorreceptoras de la retina, que son ricas en membranas.

Fuentes alimenticias de los ácidos grasos omega-3

Algunas de las fuentes de alimentación de ω-3 son el pescado (por ejemplo, peces de agua fría como el salmón, las sardinas, la caballa), el aceite de hígado de bacalao, los mariscos, el caviar, las algas marinas, el aceite de algas marinas, la semilla de lino, las semillas de cáñamo, las semillas de chía y las nueces.
La dieta occidental estándar incluye típicamente altas cantidades de ácidos grasos omega-6 (ω-6), ya que alimentos como los cereales, los aceites de semillas vegetales, las aves de corral y los huevos son ricos en lípidos omega-6. Por otro lado, los ácidos grasos omega-3 (ω-3), que se encuentran principalmente en los peces de agua fría, se consumen en cantidades significativamente menores, de modo que la proporción omega-3:omega-6 suele estar completamente desequilibrada.
Por lo tanto, el uso de suplementos dietéticos de omega-3 suele ser recomendado por los médicos y los profesionales de la salud.

Ácidos grasos esenciales

Los ácidos grasos esenciales (AGE) son ácidos grasos que los humanos y animales deben ingerir a través de la comida, ya que el cuerpo los necesita para un funcionamiento vital adecuado, pero no puede sintetizarlos. En general, los ácidos grasos esenciales y sus derivados son críticos para el cerebro y el sistema nervioso, representando el 15%-30% del peso seco del cerebro. Los ácidos grasos esenciales se distinguen en ácidos grasos saturados, insaturados y poliinsaturados. En el caso de los seres humanos, sólo se conocen dos ácidos grasos esenciales, a saber, el ácido alfa-linolénico, que es un ácido graso omega-3, y el ácido linoleico, que es un ácido graso omega-6. Hay algunos otros ácidos grasos, que pueden clasificarse como “condicionalmente esencial”que significa que pueden llegar a ser esenciales en algunas condiciones de desarrollo o de enfermedad; ejemplos de ello son el ácido docosahexaenoico, que es un ácido graso omega-3, y el ácido gamma-linolénico, un ácido graso omega-6.