Liposoomidesse kapseldatud bioaktiivsed molekulid ultraheli abil

Ultraheli töötlus on tuntud kui väga tõhus meetod liposomaalsete preparaatide valmistamisel. Tüüpilised liposoomipreparaadid kapseldavad ultraheli töötluse abil C-vitamiini, CBD-d, kurkumiini, quercitin’i, astaksantiini, peptiide ja paljusid teisi bioaktiivseid ühendeid. Ultraheli abil liposoomidesse kapseldamine on lihtne, kiire ja tõhus meetod, mis võimaldab toota stabiilseid, kõrge sisaldusega vesiikuleid. Ultraheli abil kapseldatud toitained paistavad silma suurepärase biosaadavusega.

Ülevaade: bioaktiivsete ühendite liposomaalne kapseldamine ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil

Ultraheliga kapseldamine pakub väga tõhusat ja kontrollitavat meetodit bioaktiivsete ühendite viimiseks liposoomidesse, parandades nende stabiilsust, biosaadavust ja funktsionaalset toimivust. Suure intensiivsusega ultraheli tekitatud akustiline kavitatsioon soodustab lipiidide kiiret hüdratatsiooni, vesiikulite suuruse vähenemist ja ühtlast dispersiooni, võimaldades moodustada väikeseid, homogeenseid liposoome kitsa suurusjaotusega. See meetod soodustab kõrget kapseldamise efektiivsust nii hüdrofiilsete kui ka lipofiilsete ühendite puhul, vähendades samal ajal orgaaniliste lahustite või karmide töötlemistingimuste vajadust. Lisaks võimaldab ultraheliga töötlemine täpselt kontrollida osakeste suurust ja lamellaarsust, mis on olulised parameetrid tundlike bioaktiivsete ainete kontrollitud vabanemise, rakkudesse omastamise ja pikaajalise stabiilsuse optimeerimiseks farmaatsia-, nutraseutika- ja kosmeetikarakendustes.

Mis on liposoomid ja millised on nende eelised?

Liposoomid on vesiikulid, mis koosnevad ühe või mitme fosfolipiidse kaksikkihiga ümbritsetud vesisest tuumast. Kuna liposoomidel on lipiidikihiga ümbritsetud vesine tuum ja hüdrofiilne välimine kest, on liposoomid vees lahustuvad ning suudavad vesiikuli vastavates kambrites transportida nii vees lahustuvaid kui ka rasvlahustuvaid ühendeid. See teeb liposoomidest väga tõhusa kohaletoimetamissüsteemi terapeutiliselt aktiivsetele molekulidele. Liposoomid tekivad bioloogiliste membraanide lõhkumisel, mida ultraheli töötlus soodustab ja tugevdab. Liposoomid koosnevad kõige sagedamini fosfolipiididest, eriti fosfatidüülkoliinist, kuid võivad sisaldada ka muid lipiide, näiteks munafosfatidüületanoolamiini, kui need sobivad lipiidse kaksikkihi struktuuriga. Liposoomid moodustuvad spontaanselt, kui fosfolipiide hüdratiseeritakse. Esimeses etapis – hüdratatsioonifaasis – kasutatakse ultraheli töötlust lipiidide ja vesifaasi nanoemulgeerimiseks, et soodustada kõrge sisaldusega multilamellaarsete vesiikulite (MLV) teket. Seejärel saab sonikeerimist kasutada liposoomide suuruse vähendamiseks, kui see on vajalik. Väiksema vesiikulisuuruse saamiseks rakendatakse ultraheli töötlust, et dispergeerida ja vähendada liposoomide suurust monodispersseteks suurteks unilamellaarseteks vesiikuliteks (LUV) või väikesteks unilamellaarseteks vesiikuliteks (SUV).
Liposoomide moodustamise ja liposoomide suuruse vähendamise ultraheli meetod on töökindel, kiire, tõhus, lihtne ja ohutu. Toodetud liposoomid sisaldavad suurt hulka bioaktiivseid aineid ning neil on kõrge stabiilsus ja suurepärane biosaadavus.

Miks ei suuda ultraheli puhastusvannid toota kvaliteetseid liposoome?

Liposoomide tootmiseks on vaja ultraheliseadet, mis suudab anda piisavalt energiat ühtlaste nanomõõtmeliste osakeste tekitamiseks. Ultraheli ehtepuhastajaga kodus valmistatud liposoomid on tavaliselt ebaefektiivsed, kuna valmistatud liposoomid ei ole nõutava nanomõõtmega ega kapseldada bioaktiivseid toitaineid tõhusalt ja pikaajaliselt stabiilselt. Kvaliteetsete liposoomide valmistamiseks on eelistatud tehnoloogia sondtüüpi ultrahelisonikaator, kuna sond (sonotrood) suudab edastada keskkonda intensiivse akustilise energia, mida on vaja suure sisaldusega tõhusate liposoomide moodustamiseks. Üldjuhul on ultrahelisondiga toodetud liposoomide osakeste suurusjaotus 100-500nm, mis on optimaalne suure sisalduse ja parema biosaadavuse jaoks.
Ultraheli läbivoolukambriga reaktori kasutamine võimaldab valmistada liposoome hapnikuvabas keskkonnas, et vältida oksüdatiivset lagunemist.
Sondtüüpi ultrahelisonikaatorid annavad vajaliku energia, et toota kvaliteetseid liposoome, mis on:

Pärast lipiidikile moodustumist ja sellele järgnevat rehüdratsiooni kasutatakse ultraheli töötlust (sonikeerimist) toimeainete lõksustamise soodustamiseks liposoomides. Lisaks saavutatakse ultraheli töötlusega soovitud liposoomi suurus.

Ultraheli abil liposoomidesse kapseldatud molekulid

Allolev loetelu annab aimu, millised ained on ultraheliga valmistamise teel juba edukalt liposoomipreparaatidesse kapseldatud.

• antioksüdandid, nagu glutatioon, C-vitamiin, metüülitud B-vitamiinid, resveratrool, CoQ10 jne.
• fenoolsed ühendid: flavonoidid, nagu fisetiin, quercitin, oligomeersed proantotsüanidiinid (OPC); saponiinid, nagu astralgaloside; alkaloidid
• mineraalid, nagu magneesiumkelaadid (nt magneesiumtreonaat, magneesiumorotaat), tsink, vask jne.
• terpeenid, nagu astaksantiin, limoneen, pineen, humuleen, linalool, beeta-karüofülleen, fütool, geraniool, terpinoleen jne.
• lipiidid, nagu oomega-3-rasvhapped EPA ja DHA; dipalmitoüülfosfatidüülkoliin (DPPC) jne.
• aminohapped, nagu kreatiin, glütsiin, 5-HTP (5-hüdroksütrüptofaan), fenüülalaniin, L-teaniin, GABA (gamma-aminovõihape), tauriin, N-atsetüültsüsteiin (NAC), L-türosiin jne.
• peptiidid, nt oksütotsiin, kollageen, GLP-1 peptiidid jne.
• polüsahhariidid, nagu hüaluroonhape, seente polüsahhariidid jne.
• kannabinoidid, nagu CBD, CBG, THC
• nootroopikumid, nutiravimid ja kognitiivsed võimendajad, mis võivad sisaldada eespool nimetatud aineid ning ka muid molekule

Bioaktiivsete molekulide nanotäiustatud liposomaalne preparaat pakub suuremat imendumiskiirust, paremat biosaadavust ja võib võimaldada ainetel ületada vere-aju barjääri.
Alternatiivsed lipiididel põhinevad ravimite kohaletoimetamise süsteemid on nanoemulsioonid ja lipiididel põhinevad kolloidsed kandjad, nagu tahked lipiidsed nanoosakesed (SLN) ja nanostruktureeritud lipiidikandjad (NLC). Kõiki neid – nanoemulsioone, SLN-e ja NLC-sid – saab ultraheli töötlusega usaldusväärselt moodustada ja laadida.
Loe lähemalt ultraheliga ekstraheeritud ja nanokapseldatud aloe vera kohta!

Valige oma eelistatud liposoomide moodustamise meetod

Sonikeerimist kasutatakse laialdaselt mitmesugustes liposoomide valmistamise ja töötlemise meetodites, kuna see toetab nii liposoomide moodustumist kui ka järeltöötluse kontrolli. Seda saab rakendada otsese liposoomide moodustamise käigus, dispergeerides letsitiini (fosfolipiide) vesifaasis, et kiirendada vesiikulite teket, ning seda kasutatakse sageli ka väljakujunenud tehnikates, nagu pöördfaasiline aurustamine ja õhukese kile hüdratatsioon, et parandada lipiidide dispersiooni ja kiirendada vesiikulite moodustumist. Lisaks esmasele valmistamisele kasutatakse sonikeerimist sageli eelnevalt moodustatud (tühjade) liposoomide laadimiseks sonoporatsiooni kaudu, mis võimaldab bioaktiivsete ühendite tõhusat kapseldamist, ning see on standardne vahend liposoomide suuruse vähendamiseks, andes väiksemaid ja ühtlasemaid vesiikuleid kitsama suurusjaotusega, mis parandab stabiilsust ja kohaletoimetamise toimivust.
Lugege lähemalt liposoomide tootmise erinevate ultraheliga toetatud meetodite kohta:

• Liposoomide moodustamine ultraheliga letsitiini abil
• Ultraheliga pöördfaasilise aurustamise meetod
• Ultraheliga õhukese kile hüdratatsioon

Liposoomide kvaliteeti mõjutavad tegurid

Liposoomide kvaliteedi määravad osakeste suuruse ja lamellaarsuse ühtlus, kapseldumise efektiivsus (%EE) / kapseldatud kogus ning stabiilsus. Valmistusmeetod, töötlemistingimused, toorained ja säilitamine on olulised tegurid, mis mõjutavad liposomaalsete preparaatide kvaliteeti ja seeläbi toimet. Vasakul olev SEM-pilt näitab ultraheliga valmistatud liposoome, mis on laetud DHA ja EPA rasvhapetega, kasutades Hielscheri ultraheli homogenisaatorit UP200S (uuring ja pilt: Hadian et al. 2014).
Liposoomide valmistamine ultraheliga on usaldusväärne tehnika, mis annab väikese ja ühtlase liposoomide osakeste suuruse ning bioaktiivsete molekulide suure sisalduse. Ultraheli protsessiparameetreid (nagu amplituud, koguenergia, aeg, pulseerimine, temperatuur, rõhk) saab täpselt reguleerida. Mittetermilise töötlemistehnikana põhineb sonikeerimise tööpõhimõte puhtalt mehaanilisel nihkel. Sonikeeritud vedeliku temperatuuri tõusu tuleb seletada termodünaamika teise seadusega, mille kohaselt kogu rakendatud energia muundub lõpuks soojuseks. Liposomaalse keskkonna stabiilse madala temperatuuri hoidmiseks pakub Hielscher Ultrasonics keerukaid jahutuslahendusi, nagu jäävannid, samuti reaktorid ja läbivoolukambrid jahutusmantlitega. Ultraheliga liposoomide tootmise tulemused on korratavad, mis on oluline standardiseeritud protsessi ja järjepidevalt kõrge tootekvaliteedi jaoks.
Kõrge fosfatidüülkoliini ja fosfatidüületanoolamiini sisaldusega kvaliteetsed fosfolipiidid moodustavad stabiilse liposoomi kesta, mis takistab toitainete lekkimist. Tugev fosfolipiidkest kaitseb kapseldatud toitaineid ka oksüdatiivse ja termilise lagunemise eest. Seetõttu on fosfolipiidide, vesifaasi ja kapseldatud toitainete (bioaktiivsete molekulide) tasakaalustatud vahekord hädavajalik.

Suure jõudlusega ultraheli seadmed liposoomide tootmiseks

Hielscher Ultrasonics’i süsteemid on töökindlad masinad, mida kasutatakse farmaatsia- ja toidulisandite tootmises kvaliteetsete liposoomide valmistamiseks, mis on laaditud vitamiinide, antioksüdantide, flavonoidide, peptiidide, polüfenoolide ja muude bioaktiivsete ühendite / toitainetega. Klientide vajaduste täitmiseks pakub Hielscher ultrahelisonikaatoreid alates kompaktsest käeshoitavast laborihomogenisaatorist ja lauaülestest sonikaatoritest kuni täielikult tööstuslike ultraheli süsteemideni suurte koguste liposomaalsete preparaatide tootmiseks. Ultraheli abil saab liposoomipreparaate valmistada partiidena või pideva in-line protsessina, kasutades ultraheli läbivoolureaktorit. Optimaalse seadistuse tagamiseks teie liposoomide tootmiseks on saadaval lai valik ultraheli sonotroode (sonde) ja reaktorianumaid. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus võimaldab ööpäevaringset 24/7 tööd suure koormuse korral ja nõudlikes keskkondades.
Kõigi oluliste protsessiparameetrite, nagu amplituud, rõhk, temperatuur ja ultraheli töötluse aeg, täpne juhtimine muudab ultraheliprotsessi usaldusväärseks ja reprodutseeritavaks. Hielscher Ultrasonics teab püsivalt kõrge tootekvaliteedi tähtsust ning toetab toidulisandite ja ravimite tootjaid protsesside standardiseerimisel ning GMP (hea tootmistava) rakendamisel nutika tarkvara ja automaatse andmete salvestamise abil. Meie digitaalsed ultraheli homogenisaatorid salvestavad automaatselt kõik ultraheliprotsessi parameetrid sisseehitatud SD-kaardile. Digitaalsed puuteekraanid ja brauseri kaugjuhtimine võimaldavad pidevat protsessi jälgimist ning protsessiparameetreid vajaduse korral täpselt reguleerida. See hõlbustab oluliselt protsessi jälgimist ja kvaliteedikontrolli.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultrahelisonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest: