Liposoomid pöördfaasilise aurustamise meetodil ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil
Liposoomid on mitmekülgsed nanokandjad, mida kasutatakse ravimite kohaletoimetamisel tänu nende biosobivusele ja võimele kapseldada nii hüdrofiilseid kui ka hüdrofoobseid ravimeid. Pöördfaasilise aurustamise meetod (tuntud ka kui emulgeerimismeetod või lahusti aurustamise meetod) on silmapaistev liposoomide valmistamise tehnika, mis tagab kõrge kapseldamise efektiivsuse. Käesolev artikkel keskendub liposoomide valmistamisele pöördfaasilise aurustamise meetodil, mida täiustab sondtüüpi ultraheli töötlus (sonikeerimine), ning toob esile protseduurietapid, eelised ja võimalikud rakendused ravimite kohaletoimetamise süsteemides.
Liposoomid on vesikulaarsed struktuurid, mis koosnevad ühest või mitmest lipiidide kaksikkihist ning suudavad kapseldada hüdrofiilseid ja hüdrofoobseid ühendeid. Nende ainulaadne struktuur muudab need ideaalseks sihipäraseks ravimite kohaletoimetamiseks. Pöördfaasilise aurustamise meetod (ehk emulgeerimine või lahusti aurustamise meetod) on väljakujunenud liposoomide valmistamise tehnika. Järgnevates lõikudes tutvustame teile pöördfaasilise aurustamise meetodi eeliseid sondtüüpi ultraheli töötluse (sonikeerimise) kasutamisel, mis parandab teadaolevalt emulgeerimist, kapseldamise efektiivsust ja liposoomide suuruse vähendamist.
Sondtüüpi sonikaator UP400St liposoomide valmistamiseks
Liposoomide valmistamise metoodika pöördfaasilise aurustamise meetodil
Liposoomide moodustamine pöördaurustamise meetodil ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil hõlmab lipiidide lahustamist orgaaniliste lahustite segus, mis koosneb kloroformist ja metanoolist (2:1 v/v) ning soodustab pöördmitsellide teket. Seejärel lisatakse sellele segule vesipuhver. Kombineeritud lahust töödeldakse ultrahelil (sonikeeritakse), näiteks sondtüüpi sonikaatoriga nagu UP400ST, et tekitada vesi-õlis mikroemulsioon. Seejärel aurustatakse orgaaniline lahusti rotatsioonaurustis, mille tulemusena tekib viskoosne geel, mis lõpuks variseb kokku, moodustades liposoome. Mikroemulsiooni mullide suur vesituum soodustab hüdrofiilsete molekulide kinnijäämist, mille tulemusena tekivad liposomaalsed geelid, millel on kontrollitud vabanemine ja hea läbitungimisprofiil. Lõpuks vähendatakse liposoomid sonikaatori abil ühtlase suuruseni.
Liposoomide moodustamine pöördaurustamise meetodil ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil
Protokoll / samm-sammulised juhised:
- Kaaluge ja lahustage lipiidid:
Kaaluge täpselt kokku 40 mg L-α-fosfatidüülkoliini ja kolesterooli massisuhtes kas 4:1 või 7:3.
Lahustage kaalutud lipiidid 10 mL-s kloroformi/metanooli segus (4:1 v/v) ümarpõhjalises kolvis. - Moodustage lipiidkile:
Kinnitage ümarpõhjaline kolb rotatsioonaurusti külge.
Pöörake kolbi kiirusega 8 x g temperatuuril 40°C vaakumtingimustes, kuni kolvi seintele moodustub õhuke lipiidkile. - Eemaldage lahustiaurud:
Eemaldage lahustisegu allesjäänud aurud, loputades kolbi lämmastikgaasiga. - Lahustage lipiidkile uuesti:
Lahustage lipiidkile uuesti 10 mL-s dietüüleetris, et moodustada pöördfaasilised vesiikulid. - Valmistage ette vesifaas:
Segage 5 mL PBS-puhvrit (0,1 M, pH 7,4), mis sisaldab kapseldatavat toimeainet ja 20 mg Tween 80, orgaanilise faasiga (dietüüleeter lahustunud lipiididega). - Töötlege emulsiooni ultrahelil:
Asetage vesi-õlis emulsioon jäävanni.
Töödelge emulsiooni ultrahelil (sonikeerige) sondtüüpi sonikaatoriga UP200Ht sagedusel 26 kHz ja 50% impulssrežiimis (0,5 tsüklit = 30 sek SEES / 30 sek VÄLJAS) ning 50% amplituudil 1 minuti jooksul. - Aurustage geeli moodustumiseni:
Viige ultrahelil töödeldud emulsioon tagasi rotatsioonaurustisse.
Aurustage atmosfäärirõhul temperatuuril 40°C, kuni saadakse geel. - Moodustage liposoomid:
Aurustage geeli edasi, kuni see laguneb poolläbipaistvaks vedelikuks, mis viitab liposoomide tekkele. - Lõplik liposoomide suspensioon:
Lisage liposoomide suspensioonile veel 5 mL PBS-puhvrit (0,1 M, pH 7,4).
Segage seguni õrnalt vortexiga.
Eemaldage allesjäänud dietüüleetri aurud lämmastikgaasi abil. - Säilitamine:
Hoidke lõplikku liposoomide suspensiooni külmkapis temperatuuril 4°C kuni vajaduseni.
Need juhised kirjeldavad samm-sammult liposoomide valmistamist pöördfaasi aurustamise meetodil ultraheli homogeniseerimise abil, tagades suure sisemise vesifaasi sisalduse ja toimeaine tõhusa kapseldamise.
Pöördfaasi aurustamise meetod, eriti sondtüüpi ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil, on laialdaselt kasutatav liposoomide valmistamise tehnika, eriti kui eesmärk on suur sisemise vesifaasi sisaldus. See meetod on traditsioonilise õhukese kile hüdratatsiooni meetodi ees eelistatud, kuna võimaldab liposoomidesse viia suurema koguse vesifaasi.
Tööstuslik sonikaator UIP2000hdT suuremahuliseks liposoomide tootmiseks
Sondtüüpi ultraheli töötluse eelised liposoomide moodustamisel
- Parem homogeensus: Sondtüüpi ultraheli töötlus annab ühtlase energiasisendi, mille tulemusena on liposoomide suuruse jaotus ühtlasem.
- Parem kapseldamine: Ultraheli töötluse käigus tekkivad mehaanilised jõud parandavad ravimi kapseldamist, eriti hüdrofiilsete ühendite puhul.
- Skaleeritavus: Meetodid on hästi skaleeritavad, mistõttu sobivad need suuremahuliseks liposoomide tootmiseks.
Liposoomide rakendused ravimite kohaletoimetamisel
Emulgeerimis- ja lahusti aurustamise meetoditega sondtüüpi ultraheli töötluse abil valmistatud liposoomid sobivad erinevateks ravimite kohaletoimetamise rakendusteks, sealhulgas:
- Sihitud ravimite kohaletoimetamine: Liposoomide funktsionaliseerimine spetsiifiliste ligandidega võimaldab sihitud kohaletoimetamist kindlatesse kudedesse või rakkudesse.
- Kontrollitud vabanemine: Lipiidide kaksikkihi struktuur võimaldab ravimi kontrollitud vabanemist, parandades terapeutilist efektiivsust.
- Mitmekülgsus: Need meetodid sobivad paljude terapeutiliste ainete jaoks, alates väikestest molekulidest kuni suuremate biomolekulideni, nagu valgud ja nukleiinhapped.
Pöördfaasi aurustamise meetodit tuuakse eriti esile selle suurema sisemise vesifaasi sisalduse tõttu võrreldes õhukese kile hüdratatsiooni meetodiga. See omadus on kasulik rakendustes, mis nõuavad hüdrofiilsete ravimite või muude terapeutiliste ainete ulatuslikku kapseldamist.
Pöördfaasi aurustamise meetod sondtüüpi ultraheli töötluse abil on töökindel ja tõhus liposoomide valmistamise tehnika. Võime saavutada suurem sisemine vesifaasi sisaldus teeb sellest eelistatud meetodi farmaatsiarakendustes, kus hüdrofiilsete ainete kapseldamise maksimeerimine on ülioluline. Lahusti aurustamise hoolikas kontroll ja ultraheli töötluse kasutamine on selle meetodi edu võtmeks, võimaldades toota kvaliteetseid liposoome, mis sobivad erinevateks terapeutilisteks eesmärkideks.
Leidke õige sonikaator oma liposoomide tootmiseks
Hielscher Ultrasonics pakub laia valikut sondtüüpi sonikaatoreid tõhusaks liposoomide tootmiseks, mille tulemuseks on suur kapseldamise efektiivsus ja bioaktiivsete molekulide suur laadimismaht.
Hielscheri sonikaatoreid saab kasutada erinevate liposoomide valmistamise viiside jaoks, näiteks siin kirjeldatud pöördfaasi aurustamise tehnika, emulgeerimismeetodi ja õhukese kile meetodi puhul.
Lugege lähemalt ultraheli abil õhukese kile meetodil valmistatud liposoomide kohta!
Lugege lähemalt ultraheli abil valmistatud liposoomide kohta, mis kapseldavad:
- kõrge efektiivsus
- tipptasemel tehnoloogia
- töökindlus ja vastupidavus
- reguleeritav, täpne protsessi juhtimine
- perioodiline ja läbivoolu töötlus
- mis tahes mahule
- intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavus, andmete protokollimine, kaugjuhtimine)
- lihtne ja ohutu kasutada
- väike hooldusvajadus
- CIP (kohapealne puhastus)
Disain, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet
Hielscheri ultrahelitöötlusseadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrahelitöötlusseadmeid sujuvalt integreerida tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrahelitöötlusseadmed saavad hõlpsasti hakkama rasketes tingimustes ja nõudlikus keskkonnas.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrahelitöötlusseadmetele, mis ühendavad tipptehnoloogia ja kasutajasõbralikkuse. Loomulikult vastavad Hielscheri ultrahelitöötlusseadmed CE-nõuetele ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs-i nõudeid.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultrahelitöötlusseadmete ligikaudsest töötlemismahust:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0,5 kuni 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 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 |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks labori-, pilootmahu- ja tööstusmastaabis.
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.
Teadmist väärt faktid
Mis on liposoomid?
Liposoomid on sfäärilised vesiikulid lipiidide kaksikkihiga, mida kasutatakse ühendite kapseldamiseks. Neid valmistatakse lahuses, mis sisaldab lõksu püütavat ühendit. Hüdrofiilsete ühendite, näiteks valkude puhul kasutatakse vesilahust, hüdrofoobsed molekulid kapseldatakse aga lipiididega segatud orgaaniliste lahustite lahuste abil. See mitmekülgsus muudab liposoomid väärtuslikuks ravimite kohaletoimetamisel ja muudes biomeditsiinilistes rakendustes.
Mis on pöördfaasiline aurustusmeetod liposoomide valmistamiseks?
Liposoomide valmistamine pöördfaasilise aurustusmeetodiga hõlmab lipiidide lahustamist kloroformi/metanooli segus ja õhukese lipiidikile moodustamist rotatsioonaurustamise teel. Seejärel lahustatakse see kile uuesti dietüüleetris, et moodustada pöördfaasilised vesiikulid. Toimeainet ja Tween 80 sisaldav vesifaas segatakse orgaanilise faasiga, moodustades vee-õli emulsiooni. Emulsiooni töödeldakse ultrahelitöötlusega sondtüüpi sonikaatoriga, millele järgneb edasine rotatsioonaurustamine geeli saamiseks, mis lõpuks moodustab täiendaval aurustamisel liposoome. Lõplik suspensioon valmib PBS-puhvri lisamise ja jääklahustite eemaldamisega lämmastikgaasi abil, mille tulemusel saadakse liposoomid, mida hoitakse temperatuuril 4°C.
Milline on ultraheli töötluse (sonikeerimise) mõju liposoomidele?
Ultraheli töötlus (sonikeerimine) mõjutab liposoome nii, et ultraheli lained lõhuvad ja segavad lipiid- ja vesifaasi, soodustades homogeense dispersiooni teket. See protsess aitab kontrollida liposoomide suurust ja ühtlust ning hoiab ära ülekuumenemise, võimaldades vahelduvaid energiapurskeid. Sonikeerimisel tekkiv kontrollitud kavitatsioon tagab toimeainete tõhusa kapseldumise liposoomidesse.
Mis on faasisiire liposoomides?
Faasisiire liposoomides tähendab temperatuurist tingitud muutust lipiidi füüsikalises olekus. Faasisiirde temperatuur on kindel temperatuur, mille juures lipiidid lähevad korrastatud geelfaasist, kus süsivesinikahelad on täielikult välja sirutatud ja tihedalt pakitud, üle korrastamata vedelkristallilisse faasi, kus süsivesinikahelad muutuvad juhuslikult orienteerituks ja vedelaks. See üleminek mõjutab liposoomi stabiilsust, läbilaskvust ja koostoimet kapseldatud ainetega.
Mis on liposoomide valmistamise ekstrusioonimeetod?
Mõnikord nimetatakse õhukese kile hüdratatsiooni meetodit ka ekstrusioonimeetodiks, kuna õhukese kile hüdratatsiooni etapile järgneb ekstrusiooni etapp. Ekstrusiooni käigus surutakse liposoomid läbi polükarbonaatmembraanide, et saada homogeenseid väikeseid liposoome. Ekstrusioonile alternatiivina vähendatakse liposoomide suurust sageli sonikeerimisega.
Mis on liposoomide sonikeerimismeetod?
Ultraheli töötlust kasutatakse erinevates liposoomide moodustamise meetodites. Ultraheli töötlust rakendatakse lipiidide ja lahustite emulgeerimiseks, lipiidkile rehüdreerimiseks ning liposoomide suuruse vähendamiseks. Pöördfaasi aurustamismeetodi puhul emulgeeritakse lipiidid ultrahelit kasutades koos vesifaasiga. Õhukese kile meetodi puhul rehüdreeritakse kuivatatud lipiidkile sonikaatori abil, et saada multilamellaarsete vesiikulite suspensioon. Mitmed liposoomide valmistamise tehnikad kasutavad ultraheli töötlust moodustunud liposoomide järgnevaks suuruse vähendamiseks. Siin annab ultraheli töötlus tulemuseks ühtlaselt väikesed ja stabiilsed liposoomid, mis sobivad erinevateks rakendusteks.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laboriskaalast kuni tööstusliku suuruseni.