شکل گیری لیپوزوم التراسونیک: روش شناسی و مزایا

لیپوزوم ها وزیکول های کروی متشکل از دو لایه لیپیدی هستند که به دلیل سازگاری زیستی و توانایی کپسوله کردن مواد آبدوست و آبگریز به طور گسترده در دارورسانی، لوازم آرایشی و صنایع غذایی استفاده می شوند. استفاده از سونوگرافی با شدت بالا برای تشکیل لیپوزوم یکی از رایج ترین تکنیک ها برای کپسوله سازی لیپوزومی است. فراصوت که برای بهره وری ، مقیاس پذیری و توانایی تولید لیپوزوم با اندازه کنترل شده و راندمان کپسوله سازی بالا شناخته شده است ، مزایای اضافی متعددی را در مقایسه با روش های جایگزین تولید لیپوزوم ارائه می دهد. این مقاله شما را به روش تشکیل لیپوزوم اولتراسونیک، مزایای آن و کاربردهای متنوع در مکمل ها، داروها، درمان ها و غذاهای کاربردی آشنا می کند.

فراصوت برای تشکیل لیپوزوم

فراصوت پروب نوع یک ابزار ضروری است که آن را به تولید لیپوزوم لود شده با مواد فعال می آید. در اینجا، ما به شما مقدمه ای در مورد نحوه شکل گیری و بارگذاری لیپوزوم ها با استفاده از روش کمک سونوگرافی ارائه می دهیم.

1. تهیه محلول لیپیدی:
   این فرآیند با تهیه محلول لیپیدی آغاز می شود. چربی های رایج مورد استفاده شامل فسفاتیدیل کولین, کلسترول, و فسفولیپیدهای دیگر. این لیپیدها در یک حلال آلی مانند کلروفرم یا اتانول حل می شوند.
2. تشکیل فیلم لیپید:
   سپس محلول لیپیدی تحت فشار کاهش یافته (خلاء) با استفاده از یک اواپراتور دوار تبخیر می شود تا یک فیلم لیپیدی نازک بر روی دیواره های یک فلاسک کف گرد تشکیل شود. این مرحله حذف حلال های آلی را تضمین می کند و یک فیلم لیپیدی خشک را پشت سر می گذارد.
3. هیدراتاسیون فیلم لیپید:
   فیلم لیپید خشک شده با یک محلول آبی هیدراته می شود که ممکن است حاوی ماده فعالی باشد که قرار است کپسوله شود. این مرحله منجر به تشکیل وزیکول های چند لایه ای (MLVs) می شود. فرآیند هیدراتاسیون معمولا شامل گرداب یا تحریک ملایم در دمای بالاتر از دمای انتقال لیپید است.
4. فراصوتی:
   سپس MLV ها با استفاده از یک فراصوت از نوع پروب تحت سونوگرافی قرار می گیرند. امواج اولتراسونیک کاویتاسیون را القا می کنند و ریزحباب هایی ایجاد می کنند که فرو می ریزند و نیروهای برشی ایجاد می کنند. این فرایند باعث sonoporation به طوری که لیپوزوم ها به طور موثر لود و در نتیجه راندمان به دام افتادن بالا (EE٪). افزایش نفوذپذیری به دلیل sonoporation تسهیل انتشار encapsulants به لیپوزوم. هنگامی که روند فراصوت متوقف می شود، لایه های دو لایه لیپیدی به سرعت دوباره جمع می شوند و مواد محصور شده را در داخل به دام می اندازند.
   علاوه بر این، فراصوت شکستن MLV ها به وزیکول های unilamellar کوچکتر (ULVs) یا وزیکول های unilamellar کوچک (SUV)، با اندازه های به طور معمول از 20 تا 200 نانومتر. پارامترهایی مانند زمان فراصوت ، قدرت و دما برای دستیابی به اندازه لیپوزوم مورد نظر و راندمان کپسوله سازی بهینه شده اند.
5. تصفیه و مشخصه پردازی:
   پس از فراصوت، سوسپانسیون لیپوزوم اغلب فیلتر یا سانتریفیوژ برای حذف مواد محصور نشده و وزیکول های بزرگتر است. لیپوزوم های حاصل با استفاده از تکنیک هایی مانند پراکندگی نور دینامیکی (DLS) برای توزیع اندازه، تجزیه و تحلیل پتانسیل زتا برای بار سطحی و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای مورفولوژی مشخص می شوند.

پس از تشکیل یک فیلم لیپیدی آبرسانی پس از آن، فراصوت استفاده می شود برای ترویج به دام انداختن مواد تشکیل دهنده فعال در لیپوزوم. علاوه بر این، فراصوت به اندازه لیپوزوم مورد نظر می رسد.

از نظر علمی اثبات شده است

فراصوت پروب نوع به سرعت به عنوان یک روش قابل اعتماد برای آماده سازی لیپوزوم به تصویب رسیده است و امروزه به طور گسترده ای در تولید لیپوزوم در تحقیقات و تولید تجاری استفاده می شود. کارایی و قابلیت اطمینان تشکیل لیپوزوم مافوق صوت و بارگذاری لیپوزوم با مواد تشکیل دهنده فعال در مطالعات تحقیقاتی برای بسیاری از فرمولاسیون نشان داده شد. در زیر دو نمای کلی کوتاه بر کپسوله سازی لیپوزومی با استفاده از فراصوت نوع پروب آورده شده است.
 
Hadian و همکاران (2014) بررسی بهره وری فراصوت کپسوله کردن اسیدهای چرب امگا 3 از روغن ماهی (DHA و EPA) در لیپوزوم. به منظور ارزیابی کارایی و کیفیت به دام افتادن، آنها روش آماده سازی لیپوزوم اولتراسونیک را با اکستروژن لیپوزوم مقایسه کردند. با استفاده از Hielscher کاوشگر نوع فراصوت UP200S, محققان دریافتند که پروب نوع فراصوت “لیپوزوم های از پیش تشکیل شده بارگذاری قابل توجهی از DHA و EPA را به غشای نانولیپوزومی تسهیل می کند. تکنیک فراصوت پروب بهتر از روش های دیگر.” لیپوزوم های تهیه شده با فراصوت پروب نوع کروی شکل بوده و یکپارچگی ساختاری بالایی را حفظ می کنند.
 
Paini و همکاران (2015) یک روش ساده و در عین حال بسیار کارآمد با استفاده از فراصوت به منظور تهیه لیپوزوم های آپیژنین لود شده با لسیتین کلزا درجه مواد غذایی در یک محیط آبی بدون استفاده از هر حلال آلی ایجاد کردند. با استفاده از 400 وات پروب نوع سونیکاتور مدل UP400S (Hielscher Ultrasonics)، راندمان کپسوله سازی بیش از 92٪ به دست آمد. اندازه لیپوزوم را می توان دقیقا با تنظیم دامنه فراصوت و زمان فرآیند کنترل کرد. تجزیه و تحلیل نشان داد که ساختارهای آپیژنین لیپوزومی دارای پتانسیل زتا بالا، شاخص پراکندگی خوب بوده و پس از فرآیند کپسوله سازی پایدار ماندند.

مزایای استفاده از کپسوله سازی لیپوزومی اولتراسونیک

تکنیک های آماده سازی لیپوزوم بسیار متفاوت است و هر کدام مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند. آماده سازی لیپوزوم اولتراسونیک به دلایل مختلفی متمایز است زیرا راندمان به دام انداختن بسیار بالا (EE)، کنترل عالی بر اندازه لیپوزوم، قابلیت اطمینان آن در هنگام دستیابی به نتایج قابل تکرار و همچنین مقیاس پذیری خطی به حجم های بزرگتر را فراهم می کند.

1. راندمان کپسوله سازی پیشرفته:
   امواج فراصوت ارائه می دهد راندمان کپسوله سازی بالا برای هر دو ترکیبات آبدوست و آبگریز. نیروهای برشی شدید و کاویتاسیون توزیع یکنواخت محفظه را در داخل هسته دولایه لیپوزومی یا آبی تسهیل می کند.
2. توزیع اندازه کنترل شده:
   توانایی کنترل دقیق پارامترهای فراصوت اجازه می دهد تا برای تولید لیپوزوم با توزیع اندازه باریک، ضروری برای تحویل مواد مخدر سازگار و فراهمی زیستی.
3. مقیاس پذیری و تکرارپذیری:
   تشکیل لیپوزوم اولتراسونیک بسیار مقیاس پذیر است، و آن را برای هر دو مقیاس آزمایشگاهی و تولید در مقیاس صنعتی مناسب است. تکرارپذیری فرآیند، کیفیت ثابت را در بین دسته ها تضمین می کند.
4. حداقل استفاده از حلال های آلی:
   در مقایسه با سایر روش های آماده سازی لیپوزوم، سونوگرافی نیاز به حلال های آلی به طور قابل توجهی کمتر، کاهش سمیت بالقوه و اثرات زیست محیطی.
5. تنوع:
   این تکنیک همه کاره است و طیف گسترده ای از لیپیدها و کپسول ها را در خود جای می دهد، بنابراین کاربرد آن را در صنایع مختلف گسترش می دهد.

کاربردها در مکمل ها، داروها، درمان ها و غذاهای فراسودمند

فراصوت Hielscher در تحقیقات و در تولید تجاری برای تولید لیپوزوم در مواد غذایی استفاده می شود- و کیفیت درجه دارویی. لیپوزوم های التراسونیک تولید شده فراهمی زیستی بالا را ارائه می دهند، می توانند بارهای بالایی از مواد تشکیل دهنده فعال، راندمان کپسوله سازی بالا (EE٪) و ثبات را حمل کنند. علاوه بر این، فراصوت منجر به توزیع اندازه یکنواخت می شود. با انجام تمام این معیارهای کیفیت، لیپوزوم های فرموله شده اولتراسونیک حامل ایده آل برای مواد تشکیل دهنده دارویی فعال (APIs) و فیتوکمیکال ها در داروها، درمان ها، مکمل های غذایی، غذاهای کاربردی و حتی لوازم آرایشی هستند.

1. مکمل:
   کپسوله سازی لیپوزومی التراسونیک استفاده می شود به منظور افزایش فراهمی زیستی از مکمل های غذایی و nutraceuticals. ویتامین ها، مواد معدنی و عصاره های گیاهی محصور شده در لیپوزوم ها جذب و پایداری بهتری را نشان می دهند که منجر به اثربخشی بهتر می شود. برای مثال, مکمل های ویتامین C لیپوزومی و کورکومین curcumin محبوب برای مزایای درمانی افزایش یافته خود هستند.
2. دارو:
   در صنعت داروسازی، لیپوزوم ها به عنوان حامل برای تحویل دارو، بهبود حلالیت، پایداری و هدف گیری داروها عمل می کنند. فرمولاسیون لیپوزومی التراسونیک آماده برای تحویل عوامل شیمی درمانی، آنتی بیوتیک ها و واکسن ها استفاده می شود. به عنوان مثال، دوکسوروبیسین لیپوزومی، سمیت قلبی مرتبط با درمان مرسوم دوکسوروبیسین را کاهش می دهد.
3. درمان:
   درمان ها با دستیابی به رهایش کنترل شده و تحویل هدفمند از کپسوله سازی لیپوزومی بهره مند می شوند. لیپوزوم ها می توانند از موانع بیولوژیکی مانند سد خونی مغزی عبور کنند و امکان تحویل داروها به بافت ها یا سلول های خاص را فراهم کنند. نانو لیپوزوم های تولید شده توسط التراسونیک فراهمی زیستی بسیار بالایی دارند زیرا اندازه نانو آنها اجازه می دهد تا آنها را برای ورود به بافت ها و سلول های هدف قرار دهند. این امر به ویژه در درمان اختلالات عصبی و سرطان ها سودمند است.
4. غذاهای فراسودمند:
   در صنایع غذایی کاربردی، لیپوزوم ها تحویل ترکیبات فعال زیستی مانند اسیدهای چرب امگا 3، پروبیوتیک ها و آنتی اکسیدان ها را افزایش می دهند. این فعال های زیستی کپسوله شده ثبات و فراهمی زیستی بهبود یافته را نشان می دهند و به نتایج سلامتی بهتر کمک می کنند. مثلا, کپسوله سازی لیپوزومی با کمک التراسونیک از پلی فنول ها در نوشیدنی ها کمک می کند تا حفظ خواص آنتی اکسیدانی خود را.
5. لوازم آرایشی:
   فرمولاسیون های آرایشی که به آنها لوازم آرایشی نیز گفته می شود، از تکنیک کپسوله سازی لیپوزومی بهره می برند، زیرا لیپوزوم ها کارایی کپسوله سازی مواد ضد پیری مانند آنتی اکسیدان ها را افزایش می دهند و محافظت بهتری در برابر استرس اکسیداتیو ایجاد می کنند. ساختار دولایه از ترکیبات حساس در برابر عوامل محیطی مانند اشعه ماوراء بنفش و آلودگی محافظت می کند که می تواند آنتی اکسیدان ها را تخریب کند. افزایش عملکرد کپسوله سازی لیپوزوم های فراصوت اجازه می دهد تا برای ترکیب پایدار از ترکیبات فرار و حساس, که در غیر این صورت به چالش کشیدن به طور موثر ارائه.

تشکیل لیپوزوم اولتراسونیک یک تکنیک قوی و همه کاره با مزایای قابل توجهی در بهره وری کپسوله سازی، کنترل اندازه، مقیاس پذیری و پایداری محیط زیست است. کاربرد آن شامل صنایع مختلف است، از افزایش فراهمی زیستی مکمل ها گرفته تا بهبود تحویل و اثربخشی داروها و درمانها. با پیشرفت تحقیقات و فناوری، پتانسیل کپسوله سازی لیپوزومی اولتراسونیک برای نوآوری و بهبود فرمولاسیون محصول همچنان در حال گسترش است، نوید پیشرفت های هیجان انگیز در زمینه های بهداشت، پزشکی، تغذیه و لوازم آرایشی و بهداشتی.

نانوحامل های فرموله شده توسط فراصوت

علاوه بر لیپوزوم ها، فراصوت نیز با موفقیت برای فرمولاسیون و بارگذاری اشکال مختلف دیگر نانو حامل مانند نانوذرات جامد لیپید، حامل های چربی نانو ساختار و نانوامولسیون ها استفاده می شود. فراصوت Hielscher ترویج تشکیل کارآمد و بارگذاری این نانو حامل با مواد فعال زیستی. شناخته شده برای دولت از فن آوری هنر خود, صوتی Hielscher در سراسر جهان در مواد غذایی استفاده می شود, تولید دارویی و آرایشی و بهداشتی.