Liposomaalsete oomega-3-rasvhapete ultraheli abil tootmine
Nanoliposoomid on väga tõhusad ravimikandjad, mida kasutatakse bioaktiivsete ühendite, näiteks oomega-2-rasvhapete, vitamiinide ja muude ainete biosaadavuse parandamiseks. Bioaktiivsete ühendite ultraheli abil kapseldamine on kiire ja lihtne meetod nanoliposoomide valmistamiseks suure ravimikoormusega. Ultraheli abil liposoomidesse kapseldamine parandab ühendite stabiilsust ja biosaadavust.
Liposomaalsed oomega-3-rasvhapped
Oomega-3-rasvhapped, näiteks eikosapentaeenhape (EPA) ja dokosaheksaeenhape (DHA), mängivad olulist rolli paljude inimorganismi eluliselt tähtsate biokeemiliste reaktsioonide nõuetekohasel toimimisel. EPA-d ja DHA-d leidub peamiselt külmavee kalades, tursamaksas ja karpides. Kuna mitte kõik ei söö soovitatud kahte kalaportsjonit nädalas, kasutatakse kalaõli sageli toidulisandite kujul. Lisaks kasutatakse oomega-3-rasvhappeid, näiteks EPA-d ja DHA-d, raviainetena südame-veresoonkonna- ja ajuhaiguste ravis ning vähiravis. Biosaadavuse ja imendumiskiiruse parandamiseks on ultraheli abil liposoomidesse kapseldamine laialdaselt ja edukalt kasutatav meetod.
Oomega-3-rasvhapete ultraheli abil kapseldamine liposoomidesse
Ultraheli abil kapseldamine on töökindel valmistamismeetod liposoomide moodustamiseks, mis sisaldavad suures koguses toimeaineid. Ultraheli nanoemulgeerimine lõhub fosfolipiidide kaksikkihid ja annab energiat, mis soodustab sfäärilise kujuga amfifiilsete vesiikulite, tuntud kui liposoomid, moodustumist.
Ultraheli töötlus võimaldab ultraheli valmistamisprotsessi käigus liposoomide suurust kontrollida: liposoomide suurus väheneb ultraheli energia suurenemisega. Väiksematel liposoomidel on suurem bioaktiivsus (bioaccessibility) ning nad suudavad transportida rasvhappemolekule sihtkohtadesse suurema eduga, kuna väiksem suurus hõlbustab läbitungimist rakumembraanidest.
Liposoome tuntakse kui võimsaid ravimikandjaid, mida saab laadida nii lipofiilsete kui ka hüdrofiilsete ainetega tänu nende kaksikkihtide amfifiilsele struktuurile. Liposoomide teine eelis on võimalus liposoome keemiliselt modifitseerida, lisades koostisesse lipiididega seotud polümeere, nii et kapseldatud molekulide omastamine sihtkoes paraneb ning ravimi vabanemine ja seeläbi selle poolestusaeg pikenevad. Liposomaalne kapseldamine kaitseb bioaktiivseid ühendeid ka oksüdatiivse lagunemise eest, mis on oluline tegur polüküllastumata rasvhapete, näiteks EPA ja DHA puhul, mis kalduvad oksüdeeruma.
Hadia et al. (2014) leidsid, et DHA ja EPA ultraheli abil kapseldamine sondtüüpi ultraheliseadmega UP200S andis kõrgema kapseldamise efektiivsuse (%EE): 56,9 ± 5,2% DHA puhul ja 38,6 ± 1,8% EPA puhul. Liposoomide %EE DHA ja EPA puhul suurenes ultraheli töötluse kasutamisel oluliselt (p väärtus alla 0,05; statistiliselt olulised väärtused).
Ultraheli abil valmistatud liposoomid, mis on laetud DHA ja EPA rasvhapetega.
Uuring ja pilt: Hadian et al. 2014
Tõhususe võrdlus: ultraheli abil kapseldamine versus liposoomide ekstrusioon
Sondtüüpi ultraheli abil kapseldamist võrreldes vannsonikeerimise ja ekstrusioonitehnikaga saavutatakse parem liposoomide moodustumine sondsonikeerimisega.
Hadia et al. (2014) võrdlesid sondsonikeerimist (UP200S), vannsonikeerimist ja ekstrusiooni oomega-3 kalaõli liposoomide valmistamise meetoditena. Sondtüüpi sonikeerimisega valmistatud liposoomid olid sfäärilise kujuga ja säilitasid suure struktuurse terviklikkuse. Uuringu järeldus oli, et eelnevalt moodustatud liposoomide sondtüüpi sonikeerimine hõlbustab suure DHA ja EPA sisaldusega liposoomide valmistamist. Sondtüüpi sonikeerimisega kapseldati oomega-3-rasvhapped DHA ja EPA nanoliposomaalsesse membraani. Kapseldamine muudab oomega-3-rasvhapped väga biosaadavaks ja kaitseb neid oksüdatiivse lagunemise eest.
Olulised tegurid kvaliteetsete liposoomide jaoks
Pärast liposoomide valmistamist on liposomaalsete preparaatide stabiliseerimine ja säilitamine otsustava tähtsusega, et saada pikaajaliselt stabiilne ja väga tõhus kandjapreparaat.
Liposoomide stabiilsust mõjutavate kriitiliste tegurite hulka kuuluvad pH väärtus, säilitustemperatuur ja säilitusanuma materjalid.
Valmispreparaadi puhul peetakse ideaalseks pH väärtust ca 6,5, sest pH 6,5 juures on lipiidide hüdrolüüs vähendatud madalaima määrani.
Kuna liposoomid võivad oksüdeeruda ja kaotada oma kapseldatud aine koguse, soovitatakse säilitustemperatuuri ca 2–8 °C. Laetud liposoome ei tohi allutada külmutamis- ja sulatamistingimustele, kuna külmutamise–sulatamise stress soodustab kapseldatud bioaktiivsete ühendite lekkimist .
Säilitusanum ja selle sulgurid tuleb valida hoolikalt, kuna liposoomid ei sobi kokku teatud plastmaterjalidega. Liposoomide lagunemise vältimiseks tuleks süstitavaid liposoomisuspensioone säilitada klaasampullides, mitte korgiga suletud süstepudelites. Süstepudelite elastomeerkorkidega sobivust tuleb testida. Lipiidkomposiitide fotooksüdatsiooni vältimiseks on väga oluline säilitada neid valguse eest kaitstult, nt kasutades tumedat klaaspudelit ja hoides pimedas kohas. Infusioonina manustatavate liposoomipreparaatide puhul tuleb tagada liposoomisuspensioonide sobivus intravenoossete voolikutega (valmistatud sünteetilisest plastist). Säilitamine ja materjalide sobivus tuleks liposoomipreparaadi etiketil täpsustada. [vrd. Kulkarni ja Shaw, 2016]
Pärast lipiidkile moodustamist ja sellele järgnevat rehüdratatsiooni kasutatakse ultraheli töötlust (sonikeerimist), et soodustada toimeainete kapseldumist liposoomi. Lisaks saavutatakse ultraheli töötlusega soovitud liposoomi suurus.
Suure jõudlusega sonikaatorid liposomaalsete preparaatide valmistamiseks
Hielscheri sonikaatorid on töökindlad seadmed, mida kasutatakse farmaatsia- ja toidulisandite tootmises kvaliteetsete liposoomide valmistamiseks, mis on laetud rasvhapete, vitamiinide, antioksüdantide, peptiidide, polüfenoolide ja muude bioaktiivsete ühenditega. Klientide nõudmiste täitmiseks pakub Hielscher sonikaatoreid alates kompaktsest käeshoitavast laboratoorsest homogenisaatorist ja lauaülestest sonikaatoritest kuni täielikult tööstuslike ultraheli süsteemideni liposomaalsete preparaatide suurte koguste tootmiseks. Liposoomide ultraheli preparaatide valmistamist saab läbi viia partiidena või pideva in-line protsessina. Saadaval on lai valik ultraheli sonotroode (sonde) ja reaktoranumaid, et tagada teie liposoomide tootmiseks optimaalne seadistus. Hielscheri sonikaatorite töökindlus võimaldab 24/7 töörežiimi raskes koormuses ja nõudlikes keskkondades.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| 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: UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid laboratoorsest kuni pilootmastaabini ja tööstusliku mastaabini.
Kirjandus / viited
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Zahra Hadian (2016): A Review of Nanoliposomal Delivery System for Stabilization of Bioactive Omega-3 Fatty Acids. Electron Physician. 2016 Jan; 8(1): 1776–1785.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Vitthal S. Kulkarni., Charles Shaw (2016): Formulating Creams, Gels, Lotions, and Suspensions. In: Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages, 2016. 29-41.
Teadmisi, mida tasub teada
Mis on liposoomid?
Liposoom on sfääriline vesiikul, millel on vähemalt üks lipiidide kaksikkiht. Liposoome peetakse suurepärasteks ravimikandjateks ning neid kasutatakse toitainete, toidulisandite ja farmatseutiliste ravimite viimiseks sihtkoesse.
Liposoome valmistatakse tavaliselt fosfolipiididest, eriti fosfatidüülkoliinist, kuid need võivad sisaldada ka muid lipiide, näiteks munafosfatidüületanoolamiini, kui need on lipiidide kaksikkihi struktuuriga ühilduvad.
Liposoom koosneb vesisest tuumast, mida ümbritseb hüdrofoobne membraan lipiidide kaksikkihi kujul; tuumas lahustunud hüdrofiilsed lahustunud ained on kinni püütud ega pääse kaksikkihist kergesti läbi. Hüdrofoobseid molekule saab hoida kaksikkihis. Seega saab liposoomi laadida hüdrofoobsete ja/või hüdrofiilsete molekulidega. Molekulide sihtkohta toimetamiseks võib lipiidide kaksikkiht sulanduda teiste kaksikkihtidega, näiteks rakumembraaniga, viies seeläbi liposoomi kapseldatud ained rakkudesse.
Kuna imetajate vereringe on veepõhine, transpordivad liposoomid hüdrofoobse aine tõhusalt läbi keha sihtrakkudeni. Seetõttu kasutatakse liposoome vees lahustumatute molekulide (nt CBD, kurkumiin, ravimimolekulid) biosaadavuse suurendamiseks.
Liposoome valmistatakse edukalt ultraheli abil nanoemulgeerimise ja kapseldamise teel.
Liposoomi struktuur: vesine tuum ja fosfolipiidide kaksikkiht hüdrofiilsete peade ning hüdrofoobsete/lipofiilsete sabadega.
Omega-3-rasvhapped
Omega-3 (ω-3) ja omega-6 (ω-6) rasvhapped on mõlemad polüküllastumata rasvhapped (PUFA-d) ning täidavad inimorganismis arvukaid funktsioone. Eriti omega-3-rasvhapped on tuntud oma põletikuvastaste ja tervist toetavate omaduste poolest.
Eikosapentaeenhape ehk EPA (20:5n-3) toimib prostaglandiin-3 (mis pärsib trombotsüütide agregatsiooni), tromboksaan-3 ja leukotrieen-5 eikosanoidide eelühendina ning mängib olulist rolli südame-veresoonkonna ja aju tervises.
Dokosaheksaeenhape ehk DHA (22:6n-3) on imetajate kesknärvisüsteemi oluline struktuurikomponent. DHA on aju ja võrkkesta kõige rikkalikum omega-3-rasvhape ning mõlemad elundid, aju ja võrkkest, sõltuvad nõuetekohaseks toimimiseks DHA saamisest toiduga. DHA toetab rakumembraanide ja rakusignaalide edastamise paljusid omadusi, eriti aju hallolluses ning võrkkesta fotoretseptorrakkude välissegmentides, mis on membraanirikkad.
Omega-3-rasvhapete toiduallikad
Mõned ω-3 toiduallikad on kala (nt külmavee kalad, näiteks lõhe, sardiinid, makrell), tursamaksaõli, karpkalad ja molluskid, kalamari, mereveetaimed, merevetikaõli, linaseemned, kanepiseemned, chia seemned ja kreeka pähklid.
Tavapärane lääne toitumine sisaldab tavaliselt suures koguses omega-6 (ω-6) rasvhappeid, kuna teravili, taimsed seemneõlid, linnuliha ja munad on rikkalikud omega-6-lipiidide allikad. Teisalt tarbitakse omega-3 (ω-3) rasvhappeid, mida leidub peamiselt külmavee kalades, märgatavalt väiksemates kogustes, mistõttu on omega-3 ja omega-6 suhe sageli täiesti tasakaalust väljas.
Seetõttu soovitavad arstid ja tervishoiutöötajad sageli kasutada omega-3 toidulisandeid.
Asendamatud rasvhapped
Asendamatud rasvhapped (EFA-d) on rasvhapped, mida inimesed ja loomad peavad saama toiduga, kuna keha vajab neid nõuetekohaseks elutegevuseks, kuid ei suuda neid sünteesida. Üldiselt on asendamatud rasvhapped ja nende derivaadid aju ja närvisüsteemi jaoks üliolulised, moodustades 15%–30% aju kuivmassist. Asendamatud rasvhapped jaotatakse küllastunud, küllastumata ja polüküllastumata rasvhapeteks. Inimese jaoks on teadaolevalt asendamatud vaid kaks rasvhapet, nimelt alfa-linoleenhape, mis on oomega-3 rasvhape, ja linoolhape, mis on oomega-6 rasvhape. On ka mõned teised rasvhapped, mida võib liigitada „tinglikult asendamatuteks“, mis tähendab, et need võivad teatud arengu- või haigusseisundites muutuda asendamatuks; näideteks on dokosaheksaeenhape, mis on oomega-3 rasvhape, ja gamma-linoleenhape, oomega-6 rasvhape.