Liposomaalse C-vitamiini tootmine ultraheliga
Liposomaalsed vitamiinipreparaadid on tuntud oma kõrgema biosaadavuse ja imendumiskiiruse poolest. C-vitamiin, antioksüdant, on levinud toidulisand, mida kasutatakse toitumis- ja meditsiinilistes preparaatides inimorganismi immuunsüsteemi toetamiseks. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on töökindel ja ohutu meetod kvaliteetsete liposoomide ja nanoliposoomide tootmiseks. Ultraheli kapseldamisprotsess annab liposoomid, milles on suur aktiivainete, näiteks C-vitamiini, sisaldus.
Ultraheli töötlusega toodetud liposomaalne C-vitamiin
Liposomaalsete vitamiinide eeliseks on see, et neid ei manustata tavapärasel tableti- või pulbrikujul, vaid vedela preparaadina, millel on suurem biosaadavus. See tähendab, et vitamiinid on kapseldatud sfääriliste fosfolipiidrakkude, nn liposoomide tuuma. Kuna liposoomide fosfolipiidne koostis on sarnane inimrakkude lipiidmembraanidega, imenduvad need oluliselt paremini keha rakkudesse. Seetõttu kasutatakse liposoome meditsiinilistes preparaatides ja farmaatsiatoodetes, toidulisandites ja nutraseutikumides, kosmeseutikumides ning kosmeetikatoodetes. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on väga tõhus meetod molekulide, näiteks ravimainete, kapseldamiseks liposoomidesse. Ultraheli abil toimuvat liposoomide tootmist iseloomustab suur kapseldumistõhusus, mis tähendab, et suur osa toimeainetest (nt C-vitamiin) kapseldatakse liposoomidesse. Samal ajal tagab sonikeerimine ühtlaselt väikese liposoomide suuruse, mida inimrakud saavad hõlpsalt omastada. Seetõttu pakuvad ultraheliga kapseldatud C-vitamiini liposoomid väga suurt biosaadavust ja efektiivsust. Üldiselt on ultraheli abil toimuv liposoomide moodustamine väga tõhus ja annab suurepärase liposoomide kvaliteedi!
UIP1000hdT klaasist läbivoolureaktoriga liposoomide tootmiseks
Samm-sammuline juhend C-vitamiini ultraheliga kapseldamiseks liposoomidesse
Liposomaalne C-vitamiin on C-vitamiini manustamisvorm, mis parandab imendumist ja biosaadavust. Sondtüüpi ultraheli töötlus (sonikeerimine) on tõhus ja töökindel meetod liposoomide tootmiseks.
Järgnev protokoll näitab üldisi samme liposomaalse C-vitamiini tootmiseks sondtüüpi sonikaatori abil:
- Segage C-vitamiini pulber väikese koguse destilleeritud veega lahuseks.
- Lisage C-vitamiini lahus fosfolipiidide (näiteks sojaletsitiini) lahusele mahusuhtes 1:10 (C-vitamiin:fosfolipiidid).
- Asetage segu klaasist keeduklaasi ja sisestage lahusesse sonikaatori sond, nt UP200Ht koos S26d14-ga.
- Sonikeerige segu sondtüüpi sonikaatoriga 5–10 minutit ligikaudsel võimsusseadistusel 200W (sagedus 26 kHz). Sonikaatori sondi tuleks sonikeerimise ajal lahuses õrnalt liigutada. Vältige sondi kokkupuudet keeduklaasi seinaga (kuna klaasist keeduklaasid võivad puruneda).
- Pärast sonikeerimist laske segul 10–15 minutit seista, et liposoomid saaksid moodustuda.
- Säilitage tumedas klaaspudelis ja eelistatavalt külmkapis pikaajalise stabiilsuse tagamiseks.
Oluline on märkida, et täpne protokoll võib erineda sõltuvalt kasutatavast sonikaatorist ja materjalidest. Lisaks võivad liposoomide stabiilsust ja kvaliteeti mõjutada tegurid nagu pH, temperatuur ja teiste ainete olemasolu, mistõttu on oluline neid muutujaid tootmisprotsessi ajal hoolikalt kontrollida.
Ultraheli abil valmistatud liposoomid aitavad ületada nende bioaktiivsete ühendite lühikese poolestusaja, madala rakumembraani läbilaskvuse ja halva suukaudse biosaadavuse, mis tuleneb mao- ja ensümaatilisest lagunemisest. Kapseldamine fosfolipiidide kaksikkihti kaitseb toimeaineid lagunemise eest ja suurendab rakkudesse imendumise kiirust.
Ultraheli homogenisaator UP200Ht vitamiin C tõhusaks kapseldamiseks liposoomidesse.
Liposoomide moodustamine ultrahelis
Kuna liposoomide ja nanoliposoomide moodustumine ei toimu spontaanse protsessina, on kapseldamisprotsessi soodustamiseks vaja energiaallikat. Liposoomid on lipiidsed vesiikulid, mis moodustuvad, kui fosfolipiidid, nt letsitiin, lisatakse vette, kus nad moodustavad kaksikkihilisi struktuure, kui rakendatakse piisavalt energiat, nt sonikeerimisega. Ultraheli töötlus soodustab lipiidimolekulide paigutumist, nii et saadakse termodünaamiliselt stabiilne vesifaas. Sonikeerimine ei soodusta mitte ainult liposoomide moodustumist, vaid vähendab ka liposoomide suurust, mille tulemusena tekivad nanoliposoomid. Liposoomide suurus on biosaadavuse ja imendumiskiiruse seisukohalt oluline tegur, kuna väiksemad liposoomid tungivad rakumembraanidest kergemini läbi.
Liposoomide suuruse vähendamine ultraheliga
Ultraheli dispergeerimine on lihtne ja tõhus meetod liposoomide suuruse vähendamiseks ja nanoliposoomide valmistamiseks. Väiksemate liposoomide valmistamiseks töödeldakse hüdreeritud vesiikuleid mõne minuti jooksul sondtüüpi ultraheli homogenisaatoriga temperatuuriga reguleeritud reaktoris. Mittetermilise, puhtmehaanilise meetodina ei lagunda ultraheliga suuruse vähendamine ei fosfolipiide ega bioaktiivseid ühendeid.
Pärast lipiidkile moodustamist ja sellele järgnevat rehüdratsiooni kasutatakse sonikeerimist toimeainete kinnijäämise soodustamiseks liposoomis. Lisaks saavutatakse sonikeerimisega soovitud liposoomi suurus.
UP400St, 400-vatine võimas ultraheli homogenisaator, liposoomide tootmiseks
Ultraheli protsessorid liposoomide tootmiseks
Hielscher Ultrasonics süsteeme kasutatakse laialdaselt farmaatsia- ja toidulisandite tootmises, et valmistada kvaliteetseid liposoome, mis on täidetud vitamiinide, antioksüdantide, peptiidide, polüfenoolide ja muude bioaktiivsete ühenditega. Klientide vajaduste täitmiseks pakub Hielscher ultraheli homogenisaatoreid alates kompaktsest käeshoitavast laborihomogenisaatorist ja lauaseadmetest kuni täielikult tööstuslike ultraheli süsteemideni liposomaalsete preparaatide suurte koguste tootmiseks. Optimaalse seadistuse tagamiseks teie liposoomide tootmiseks on saadaval lai valik ultraheli sonotroode ja reaktoreid. Hielscheri sonikaatorite töökindlus võimaldab 24/7 töötamist suure koormuse all ja nõudlikes keskkondades.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheli homogenisaatorite ligikaudsest töötlemismahust:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Kirjandus/viited
- 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.
- Christopher W. Shade (2016): Liposomes as Advanced Delivery Systems for Nutraceuticals. Integr Med (Encinitas). 2016 Mar; 15(1): 33–36.
- Domenico Lombardo, Pietro Calandra, Maria Teresa Caccamo, Salvatore Magazù, Mikhail Alekseyevich Kiselev (2019): Colloidal stability of liposomes. AIMS Materials Science, 2019, 6(2): 200-213.
- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): Bio-Activity of Organic/Inorganic Photo-Generated Composites in Bio-Inspired Systems. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
Teadmisi, mida tasub teada
C-vitamiin
C-vitamiin, tuntud ka kui L-askorbiinhape ehk askorbaat, on vees lahustuv antioksüdant keemilise valemiga C6H8O6. Antioksüdandina toimib C-vitamiin elektronidoonorina mitmetes ensümaatilistes ja mitteensümaatilistes reaktsioonides. Lisaks on C-vitamiin kofaktor paljudes ensümaatilistes reaktsioonides, mis reguleerivad olulisi bioloogilisi funktsioone, näiteks haavade paranemist ja kollageeni sünteesi. Skorbuut on raske C-vitamiini puuduse tuntuim vorm, mis tekib kahjustatud kollageenisünteesi tõttu.
Vitamiinina on askorbiinhape inimorganismile hädavajalik, mis tähendab, et organism ei suuda C-vitamiini ise sünteesida, vaid see tuleb saada toiduga. C-vitamiinirikaste toiduainete hulka kuuluvad tsitrusviljad, camu camu, atserola, lehtkapsas, kibuvits, mustsõstar, guajaav ning muud puu- ja köögiviljad.
Tasakaalustatud toitumine tagab C-vitamiini piisava koguse kergesti. Siiski kasutatakse sageli toidulisandeid, nagu vitamiinitilgad, kapslid, tabletid, pulbrid ja närimiskommid, et tagada piisav vitamiinide varustatus. Euroopa Toiduohutusamet soovitab C-vitamiini päevaseks tarbimiseks meestele 110 mg päevas ja naistele 95 mg päevas.
Meditsiinis manustatakse C-vitamiini suurtes annustes arsti järelevalve all, et toetada vähiravi ja tugevdada immuunsüsteemi. Näiteks on uuringud leidnud, et C-vitamiini toidulisandite regulaarne tarbimine lühendab külmetuse ja gripi kestust ning vähendab nende raskust.
Mis on liposoom?
Liposoomid on mikroskoopilise suurusega sfäärilised vesiikulid, mille suurus võib ulatuda 30nm-st mitme mikromeetrini. Usaldusväärne viis liposoomide sünteesimiseks kontrollitud tingimustes on ultraheli kapseldamine. Enamasti koosnevad liposoomid fosfolipiididest, eriti fosfatidüülkoliinist, kuid need võivad sisaldada ka muid lipiidühendeid, näiteks munast pärinevat fosfatidüületanoolamiini.
Kuna liposoomid on fosfolipiididest moodustunud vesiikulid, toimivad nad mikrokonteineritena, mis kapseldavad bioaktiivseid ühendeid, näiteks vitamiine, antioksüdante, polüfenoole, peptiide ja ravimaineid (nt vaktsiinid, meditsiinilised ühendid). Fosfolipiidne kaksikkiht kapseldab bioaktiivse aine ja transpordib selle rakkudesse. Kuna liposoomide kaksikkihid on valmistatud samalaadsetest fosfolipiididest kui rakumembraanid, võivad liposoomid kergesti läbida rakumembraane ja viia bioaktiivsed ained rakkudesse. See teeb liposoomidest väga tõhusa ravimikandja, millel on kõrge biosaadavus ja imendumiskiirus. Fosfolipiidsete kaksikkihtide amfifiilsed omadused muudavad liposoomid lahustuvaks nii vesilahustes kui ka polaarsetes vedelikes.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laboriklassist kuni tööstusliku suuruseni.