Ultraheli liposoomi ettevalmistamine

Ultraheli toodetud liposoomidel on väga suur takerdumisefektiivsus, suur laadimisvõimsus ja ühtlaselt väike sfääriline suurus. Seega pakuvad ultraheli liposoomid suurepärast biosaadavust. Hielscher Ultrasonics pakub ultrasonikaatoreid farmaatsiatoodete liposoomide usaldusväärseks tootmiseks partii- ja pidevas režiimis.

Ultraheli liposoomide tootmise eelised

Ultraheli liposoomide kapseldamine on tehnika, mida kasutatakse ravimite või muude terapeutiliste ainete kapseldamiseks liposoomides, kasutades ultraheli energiat. Võrreldes teiste liposoomide kapseldamise meetoditega on ultraheli kapseldamisel mitmeid eeliseid, mis muudavad selle paremaks tootmistehnikaks.

• Suur koormus, kõrge takerdumise efektiivsus: Ultraheli liposoomide tootmine on hästi teada, et see toodab liposoome, millel on suur toimeainete koormus, nt C-vitamiin, ravimimolekulid jne. Samal ajal näitab ultrahelitöötluse meetod suurt takerdumise efektiivsust. See tähendab, et suur osa toimeainest on kapseldatud ultraheliga. Kokkuvõtteks võib öelda, et see muudab ultraheliuuringu väga tõhusaks meetodiks liposoomide tootmiseks.
• Ühtlaselt väikesed liposoomid: Ultraheli liposoomide kapseldamise üks eelis on selle võime toota väga ühtlaseid liposoome, millel on kitsas suuruse jaotus. Ultraheli energiat saab kasutada suuremate liposoomide või lipiidide agregaatide lagundamiseks väiksemateks, ühtlasemateks liposoomideks. See toob kaasa suurema järjepidevuse liposoomide suuruses ja kujus, mis võib olla oluline ravimite manustamise rakendustes, kus osakeste suurus võib mõjutada nende farmakokineetikat ja efektiivsust.
• Kohaldatav mis tahes molekulide suhtes: Ultraheli liposoomide kapseldamise teine eelis on selle võime kapseldada laia valikut ravimeid ja muid raviaineid. Seda tehnikat saab kasutada nii hüdrofiilsete kui ka hüdrofoobsete ravimite kapseldamiseks, mida võib olla raske teha teiste meetoditega. Lisaks saab ultraheli energiat kasutada makromolekulide ja nanoosakeste kapseldamiseks, mis võib olla liiga suur, et kapseldada teiste meetoditega.
• Kiire ja usaldusväärne: Ultraheli liposoomide kapseldamine on samuti suhteliselt lihtne ja kiire protsess. See ei nõua karmide kemikaalide või kõrgete temperatuuride kasutamist, mis võivad kahjustada kapseldatavaid raviaineid.
• Laiendamine: Lisaks saab seda tehnikat hõlpsasti suuremahuliseks tootmiseks laiendada, muutes selle kulutõhusaks võimaluseks ravimite manustamiseks.

Kokkuvõtteks võib öelda, et ultraheli liposoomide kapseldamine on liposoomide kapseldamiseks parem tehnika, kuna see on võimeline tootma kitsa suurusega jaotusega ühtlaseid liposoome, kapseldama laia valikut terapeutilisi aineid ning selle lihtsust ja mastaapsust.

Pärast lipiidse kile moodustumist, millele järgneb rehüdratsioon, kasutatakse ultrahelitöötlust, et soodustada toimeainete takerdumist liposoomi. Lisaks saavutab ultrahelitöötlus soovitud liposoomi suuruse.

Ultraheli liposoomi ettevalmistamine farmaatsiatoodete ja kosmeetikatoodete jaoks

Liposoomid (lipiididel põhinevad vesiikulid), transferosoomid (ultradeformeeritavad liposoomid), etosoomid (kõrge alkoholisisaldusega ultradeformeeritavad vesiikulid) ja niosoomid (sünteetilised vesiikulid) on mikroskoopilised vesiikulid, mida saab kunstlikult valmistada globulaarsete kandjatena, millesse saab kapseldada aktiivseid molekule. Neid vesiikuleid läbimõõduga 25 kuni 5000 nm kasutatakse sageli ravimikandjatena farmaatsia- ja kosmeetikatööstuses, näiteks suukaudsel või paiksel ravimil, geeniteraapial ja immuniseerimisel. Ultraheli on teaduslikult tõestatud meetod väga tõhusaks liposoomide tootmiseks. Hielscheri ultrasonikaatorid toodavad liposoome, millel on suur toimeainete koormus ja suurepärane biosaadavus.

Liposoomid ja liposoomne koostis

Liposoomid on unilamellaarsed, oligolamellaarsed või multilamellaarsed vesikulaarsüsteemid ja koosnevad samast materjalist kui rakumembraan (lipiidide kahekihiline). Nende koostise ja suuruse osas eristatakse liposoome järgmiselt:

• mitme lamellaarse vesiikulid (MLV, 0,1-10 μm)
• väikesed unilamellaarsed vesiikulid (maastur, <100 nm)
• suured unilamellaarsed vesiikulid (LUV, 100–500 nm)
• hiiglaslikud unilamellaarsed vesiikulid (GUV, ≥1 μm)

Liposoomide põhistruktuur koosneb fosfolipiididest. Fosfolipiididel on hüdrofiilne pearühm ja hüdrofoobne sabarühm, mis koosneb pikast süsivesinike ahelast.
Liposoomimembraanil on väga sarnane koostis kui nahabarjääril, nii et neid saab hõlpsasti inimese nahka integreerida. Kuna liposoomid sulanduvad nahaga, saavad nad kinnijäänud ained otse sihtkohta maha laadida, kus toimeained saavad oma funktsioone täita. Seega suurendavad liposoomid naha läbitungivust / läbilaskvust kinnisetes farmatseutilistes ja kosmeetilistes ainetes. Ka kapseldatud aineteta liposoomid, vabad vesiikulid, on nahale tugevad toimeained, kuna fosfatidüülkoliin sisaldab kahte olulist ainet, mida inimorganism ei suuda ise toota: linoolhape ja koliin.
Liposoome kasutatakse ravimite, peptiidide, valkude, plasmilise DNA, antisenss-oligonukleotiidide või ribosüümide bioühilduvate kandjatena farmatseutilistel, kosmeetilistel ja biokeemilistel eesmärkidel. Osakeste suuruse ja lipiidide füüsikaliste parameetrite tohutu mitmekülgsus pakub atraktiivset potentsiaali kohandatud sõidukite ehitamiseks mitmesuguste rakenduste jaoks. (Ulrich 2002)

Ultraheli liposoomide moodustumine

Liposoome saab moodustada ultraheli abil. Liposoomide valmistamise põhimaterjal on amfiilsed molekulid, mis on saadud või põhinevad bioloogilistel membraani lipiididel. Väikeste unilamellaarsete vesiikulite (maasturite) moodustamiseks töödeldakse lipiidide dispersiooni õrnalt ultraheliga – Nt pihuarvutiga ultraheli seade UP50H (50W, 30kHz), VialTweeter või ultraheli reaktor CupHorn – jäävannis. Sellise ultraheliravi kestus kestab ca 5 – 15 minutit. Teine meetod väikeste unilamellaarsete vesiikulite tootmiseks on mitme lamellaarse vesiikuli liposoomide ultrahelitöötlus.
(2010) teatab transferosoomide saamisest MLV-de ultraheliga töötlemisel toatemperatuuril.
Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid ultraheli seadmeid, sonotroode ja tarvikuid ning võib seeläbi pakkuda kõige sobivamat ultraheli seadistust väga tõhusa liposoomi kapseldamiseks mis tahes skaalal.

Toimeainete ultraheli kapseldamine liposoomidesse

Liposoomid toimivad toimeainete, näiteks vitamiinide, terapeutiliste molekulide, peptiidide jne kandjatena. Ultraheli on tõhus vahend liposoomide ettevalmistamiseks ja moodustamiseks toimeainete takerdumiseks. Samal ajal aitab ultrahelitöötlus kapseldada ja takerdumisprotsessi, nii et toodetakse liposoome, millel on suur toimeainete koormus. Enne kapseldamist kipuvad liposoomid moodustama klastreid fosfolipiidsete polaarpeade pinnalaengu ja laengu interaktsiooni tõttu (vrd Míckova et al. 2008), lisaks tuleb need avada. Näiteks kirjeldavad Zhu jt (2003) biotiinipulbri kapseldamist liposoomides ultraheli abil. Kuna biotiini pulber lisati vesiikuli suspensiooni lahusesse, on lahus ultraheliga töödeldud. Pärast seda ravi takerdus biotiin liposoomidesse.

Liposomaalsed emulsioonid ultraheliga

Niisutavate või vananemisvastaste kreemide, vedelike, geelide ja muude kosmetseutiliste preparaatide toitva toime suurendamiseks lisatakse liposomaalsetele dispersioonidele emulgaator, et stabiliseerida suuremaid lipiidide koguseid. Kuid uuringud olid näidanud, et liposoomide võime on üldiselt piiratud. Emulgaatorite lisamisega ilmneb see efekt varem ja täiendavad emulgaatorid põhjustavad fosfatidüülkoliini barjääri afiinsuse nõrgenemist. Nanoosakesed – koosneb fosfatidüülkoliinist ja lipiididest - on vastus sellele probleemile. Need nanoosakesed moodustuvad õlitilgast, mis on kaetud fosfatidüülkoliini monokihiga. Nanoosakeste kasutamine võimaldab preparaate, mis on võimelised absorbeerima rohkem lipiide ja püsima stabiilsena, nii et täiendavaid emulgaatoreid pole vaja.
Ultraheli on tõestatud meetod nanoemulsioonide ja nanodispersioonide tootmiseks. Väga intensiivne ultraheli varustab võimsust, mis on vajalik vedela faasi (hajutatud faasi) hajutamiseks väikestes tilkades teises faasis (pidev faas). Dispergeerivas tsoonis põhjustavad implodeerivad kavitatsioonimullid ümbritsevas vedelikus intensiivseid lööklaineid ja põhjustavad suure vedeliku kiirusega vedelikujoade moodustumist. Dispergeeritud faasi äsja moodustunud tilkade stabiliseerimiseks koalestsentsi vastu lisatakse emulsioonile emulgaatorid (pindaktiivsed ained, pindaktiivsed ained) ja stabilisaatorid. Kuna tilkade koalestsents pärast katkestamist mõjutab tilkade suuruse lõplikku jaotust, kasutatakse tõhusalt stabiliseerivaid emulgaatoreid, et säilitada lõplik tilkade suuruse jaotus tasemel, mis on võrdne jaotusega kohe pärast tilkade katkemist ultraheli hajutamise tsoonis.

Liposomaalsed dispersioonid ultraheli abil

Liposomaalsed dispersioonid, mis põhinevad küllastumata fosfatidüülklooril, ei ole oksüdatsiooni suhtes stabiilsed. Dispersiooni stabiliseerumist saab saavutada antioksüdantidega, näiteks C- ja E-vitamiinide kompleksiga.
 

Liposoomide moodustumine pöördfaasi aurustamismeetodi abil, kasutades ultrahelitöötlust

 
(2002) saavutas oma uuringus Anethum graveolens eeterliku õli ultraheli ettevalmistamise kohta liposoomides häid tulemusi. Pärast ultrahelitöötlust oli liposoomide mõõde vahemikus 70-150 nm ja MLV puhul vahemikus 230-475 nm; need väärtused olid ligikaudu konstantsed ka 2 kuu pärast, kuid inceased 12 kuu pärast, eriti maasturite hajutamisel (vt histogramme allpool). Eeterliku õli kao ja suuruse jaotuse stabiilsuse mõõtmine näitas samuti, et liposomaalsed dispersioonid säilitasid lenduva õli sisalduse. See viitab sellele, et eeterliku õli takerdumine liposoomidesse suurendas õli stabiilsust.

(2009): MLV ja maasturite dispersioonide stabiilsus 1 aasta pärast. Liposomaalseid preparaate säilitati temperatuuril 4±1 ° C.

Hielscheri ultraheli protsessorid on ideaalsed seadmed kosmeetika- ja farmaatsiatööstuse rakendusteks. Süsteemid, mis koosnevad mitmest ultraheli protsessorist, millest igaüks on kuni 16 000 vatti, pakuvad võimsust, mis on vajalik selle laborirakenduse tõlkimiseks tõhusaks tootmismeetodiks, et saada peenelt dispergeeritud emulsioone pidevas voolus või partiis – tulemuste saavutamine, mis on võrreldavad tänapäevaste parimate saadaolevate kõrgsurve homogenisaatorite, näiteks düüsiga ventiilide omadega. Lisaks sellele suurele efektiivsusele pidevas emulgeerimisel vajavad Hielscheri ultraheli seadmed väga madalat hooldust ja neid on väga lihtne kasutada ja puhastada. Ultraheli toetab tegelikult puhastamist ja loputamist. Ultraheli võimsus on reguleeritav ja seda saab kohandada konkreetsete toodete ja emulgeerimisnõuetega. Saadaval on ka spetsiaalsed voolurakureaktorid, mis vastavad täiustatud CIP (clean-in-place) ja SIP (steriliseerimine kohapeal) nõuetele.

Korduma kippuvad küsimused liposoomide kohta

Milliseid liposoomide tüüpe diferentseeritakse?

Liposoomid liigitatakse erinevatesse tüüpidesse vastavalt nende suurusele ja kahekihiliste kihtide arvule. Nende kategooriate hulka kuuluvad:

• Väikesed unilamellaarsed vesiikulid (maastur): Need on väikseimad liposoomid, millel on üks lipiidide kahekihiline kiht.
• Suured unilamellaarsed vesiikulid (LUV): Maasturitest suuremad, on neil ka üks kahekihiline.
• Multilamellaarsed vesiikulid (MLV): Need sisaldavad mitut kontsentrilist kahekihilist.
• Multivesikulaarsed vesiikulid (MVV): Need koosnevad mitmest väiksemast vesiikulist suurema vesiikuli sees.

 
Muud spetsialiseeritud tüübid on järgmised:

• PEGüleeritud liposoomid: Polüetüleenglükooliga (PEG) modifitseeritud liposoomid stabiilsuse ja ringlusaja parandamiseks.
• Nanoliposoomid: Väga väikesed liposoomid, mida tavaliselt kasutatakse sihipäraseks ravimite manustamiseks.

Milliseid vesiikulistruktuure võivad liposoomid eksponeerida?

Liposoomid liigitatakse nende vesiikulite struktuuri alusel seitsmeks põhitüübiks:

• Multilamellaarsed suured vesiikulid (MLV): Sisaldavad mitut kahekihilist.
• Oligolamellaarsed vesiikulid (OLV): Kas teil on mõned kahekihilised.
• Väikesed unilamellaarsed vesiikulid (maastur): Väikseim ühe kahekihilisega.
• Keskmise suurusega Unilamellar Vesiikulid (MUV): Vahepealne suurus ühe kahekihilisega.
• Suured unilamellaarsed vesiikulid (LUV): Suurem ühe kahekihilisega.
• Hiiglaslikud unilamellaarsed vesiikulid (GUV): Väga suur, ühe kahekihilisega.
• Multivesikulaarsed vesiikulid (MVV): Mitu vesiikulit ühe suure vesiikuli sees.

Millised on liposoomide ja niosoomide erinevused?

Liposoomid ja niosoomid erinevad peamiselt oma koostisest:
Liposoomid: Valmistatud kaheahelalistest fosfolipiididest, mis võivad olla kas neutraalsed või laetud.
Niosoomid: Valmistatud laenguta üheahelalistest pindaktiivsetest ainetest ja kolesteroolist.
Mõlemad struktuurid moodustuvad ultrahelitöötluse kaudu, mis soodustab kahekihiliste vesiikulite kogunemist.

Mis on liposoomi ideaalne suurus?

Terapeutiliseks manustamiseks on liposoomi ideaalne suurus teoreetiliselt läbimõõduga 50 kuni 200 nanomeetrit. See suurusvahemik optimeerib stabiilsust ja biosaadavust. Sonikatsiooni kasutatakse tavaliselt vesiikuli vähendamiseks soovitud suurusele.

Kas liposoomid võivad kanda hüdrofiilseid ravimeid?

Jah, liposoomid võivad kanda hüdrofiilseid ravimeid. Neid hinnatakse biomeditsiinilistes rakendustes nende võime tõttu kapseldada nii hüdrofoobseid kui ka hüdrofiilseid aineid. Lisaks pakuvad need suurt bioloogilist ühilduvust ja biolagunevust, muutes need tõhusateks tarnesüsteemideks.

Kuidas teha liposoome?

Liposoomide ettevalmistamise kõige tavalisemad tehnikad on õhukese kile meetod ja pöördfaasi aurustumismeetod.
Õhukese kile hüdratatsioonimeetod:

1. Lahustage lipiidid orgaanilises lahustis.
2. Aurustage lahusti, et moodustada õhuke lipiidkile.
3. Hüdreerige kile vesilahusega, kasutades ultrahelitöötlust, et moodustada multilamellaarsed vesiikulid.

Pöördfaasilise aurustamise meetod:

1. Lahustage lipiidid vees ja etanoolis.
2. Sonikeerige lahust 60 ° C juures umbes 10 minutit, et saada lipiidipasta.
3. Jahutage lipiidide suspensioon ja lisage segades tilkhaaval vett või puhvrit.
4. Suspensiooni niisutatakse 1 tund, et moodustada multilamellaarsed vesiikulid.
5. Vähendage liposoomi suurust edasise ultrahelitöötluse abil.

Mis on arheosoomid?

Arheosoomid on arhailistest lipiididest valmistatud liposoomid, mis on tuntud oma stabiilsuse ja äärmuslike tingimuste suhtes. Need omadused muudavad arheosoomid eriti kasulikuks ravimite manustamiseks ja vaktsiinide väljatöötamiseks keerulistes keskkondades.

Kuidas valmistatakse arheosoome?

Sonikatsiooniprotseduur vastavalt Pise'ile (2022): Arheosoomid võivad olla valmistatud polaarsest lipiidifraktsioonist “PLF” Sulfolobussolfataricus'e ultrahelitöötlusega 60 ° C juures ilma välise lipiidide täiendamise vajaduseta. 0 ° C juures töödeldi Sulfolobusacidocaldariuse polaarseid lipiide tõhusalt arheosoomide moodustamiseks. BMD-ga laetud arheosoomid ja tavapärased liposoomid, samuti Archaea H. salinarumist eraldatud ja fosfatidüülkoliiniga rikastatud arheeaalsed lipiidid valmistati ultrahelitöötlusmeetodite abil. Ultraheliga töödeldud vesiikulid loodi paikseks manustamiseks, sonikeerides MLV dispersioone 80% amplituudiga 4 minuti jooksul, kasutades Hielscher UP50H sondi tüüpi sonikaatorit (vt pilti vasakul).

Kirjandus / viited