تهیهٔ لیپوزوم‌ها به روش تبخیر فاز معکوس با استفاده از فراصوت‌دهی
لیپوزوم‌ها نانوحامل‌هایی با کاربردهای متنوع هستند که به‌دلیل زیست‌سازگاری و توانایی درون‌پوشانی داروهای آب‌دوست و آب‌گریز، در دارورسانی استفاده می‌شوند. روش تبخیر فاز معکوس (که با نام روش امولسیون‌سازی یا روش تبخیر حلال نیز شناخته می‌شود) یکی از روش‌های برجستهٔ تهیهٔ لیپوزوم است که بازده درون‌پوشانی بالایی دارد. این مقاله بر تهیهٔ لیپوزوم‌ها به روش تبخیر فاز معکوس، با بهبود فرایند به‌کمک فراصوت‌دهی پروبی، تمرکز دارد و مراحل اجرا، مزایا و کاربردهای بالقوهٔ آن را در سامانه‌های دارورسانی بررسی می‌کند.
لیپوزوم‌ها ساختارهای وزیکولی متشکل از یک یا چند دولایهٔ لیپیدی هستند که می‌توانند ترکیبات آب‌دوست و آب‌گریز را درون‌پوشانی کنند. ساختار منحصربه‌فرد آن‌ها، لیپوزوم‌ها را برای دارورسانی هدفمند ایدئال می‌کند. روش تبخیر فاز معکوس (که با نام امولسیون‌سازی یا روش تبخیر حلال نیز شناخته می‌شود) روشی تثبیت‌شده برای تهیهٔ لیپوزوم است. در بندهای بعدی، شما را با مزایای روش تبخیر فاز معکوس با استفاده از فراصوت‌دهی پروبی آشنا می‌کنیم؛ روشی که به بهبود امولسیون‌سازی، بازده درون‌پوشانی و کاهش اندازهٔ لیپوزوم‌ها شناخته می‌شود.
سونیکاتور پروبی UP400St برای تهیهٔ لیپوزوم
روش‌شناسی تهیهٔ لیپوزوم به روش تبخیر فاز معکوس
تشکیل لیپوزوم به روش تبخیر معکوس با استفاده از فراصوت‌دهی شامل حل‌کردن لیپیدها در مخلوط حلال آلی کلروفرم و متانول (2:1 v/v) است که تشکیل میسل‌های معکوس را تسهیل می‌کند. سپس یک بافر آبی به این مخلوط افزوده می‌شود. محلول حاصل، برای مثال با استفاده از یک سونیکاتور پروبی مانند UP400ST، تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد تا یک میکروامولسیون آب در روغن ایجاد شود. سپس حلال آلی با استفاده از تبخیرکنندهٔ چرخان تبخیر می‌شود و ژلی گران‌رو به‌جا می‌گذارد که در نهایت ساختار آن فرو می‌پاشد و لیپوزوم‌ها تشکیل می‌شوند. هستهٔ آبی بزرگ حباب‌های میکروامولسیون، به‌دام‌افتادن مولکول‌های آب‌دوست را تسهیل می‌کند و به تشکیل ژل‌های لیپوزومی با رهایش کنترل‌شده و نمایهٔ نفوذپذیری مناسب می‌انجامد. در پایان، اندازهٔ لیپوزوم‌ها با استفاده از سونیکاتور کاهش می‌یابد و یکنواخت می‌شود.
تشکیل لیپوزوم به روش تبخیر معکوس با استفاده از فراصوت‌دهی
پروتکل / دستورالعمل گام‌به‌گام:
- توزین و حل‌کردن لیپیدها:
در مجموع 40 mg از L-α-فسفاتیدیل‌کولین و کلسترول را با نسبت جرمی 4:1 یا 7:3 به‌دقت توزین کنید.
لیپیدهای توزین‌شده را در 10 mL مخلوط کلروفرم/متانول (4:1 v/v) در یک بالن ته‌گرد حل کنید. - تشکیل فیلم لیپیدی:
بالن ته‌گرد را به تبخیرکنندهٔ چرخان متصل کنید.
بالن را در 8 x g و دمای 40°C تحت خلأ بچرخانید تا فیلم لیپیدی نازکی روی دیواره‌های بالن تشکیل شود. - خارج‌کردن بخارات حلال:
با عبور جریان گاز نیتروژن از بالن، بخارات باقی‌ماندهٔ مخلوط حلال را خارج کنید. - حل‌کردن مجدد فیلم لیپیدی:
فیلم لیپیدی را مجدداً در 10 mL دی‌اتیل اتر حل کنید تا وزیکول‌های فاز معکوس تشکیل شوند. - آماده‌سازی فاز آبی:
مقدار 5 mL بافر PBS با مشخصات (0٫1 M, pH 7٫4)، حاوی مادهٔ فعال موردنظر برای درون‌پوشانی و 20 mg از Tween 80 را با فاز آلی (دی‌اتیل اتر حاوی لیپیدهای حل‌شده) مخلوط کنید. - فراصوت‌دهی امولسیون:
امولسیون w/o را در حمام یخ قرار دهید.
امولسیون را با استفاده از سونیکاتور پروبی UP200Ht در فرکانس 26 kHz، حالت پالسی 50% (0٫5 چرخه = 30 sec روشن / 30 sec خاموش) و دامنهٔ 50% به‌مدت 1 دقیقه تحت فراصوت‌دهی قرار دهید. - تبخیر برای تشکیل ژل:
امولسیون فراصوت‌دهی‌شده را دوباره به تبخیرکنندهٔ چرخان منتقل کنید.
در فشار اتمسفری و دمای 40°C تبخیر کنید تا ژل به دست آید. - تشکیل لیپوزوم‌ها:
تبخیر ژل را ادامه دهید تا ساختار آن از هم بپاشد و به مایعی نیمه‌شفاف تبدیل شود؛ این حالت نشان‌دهندهٔ تشکیل لیپوزوم‌هاست. - سوسپانسیون نهایی لیپوزوم:
مقدار 5 mL دیگر از بافر PBS با مشخصات (0٫1 M, pH 7٫4) به سوسپانسیون لیپوزوم اضافه کنید.
مخلوط را به‌آرامی ورتکس کنید.
بخارات باقی‌ماندهٔ دی‌اتیل اتر را با استفاده از گاز نیتروژن خارج کنید. - نگهداری:
سوسپانسیون نهایی لیپوزوم را تا زمان نیاز، در یخچال و در دمای 4°C نگهداری کنید.
این دستورالعمل، فرایند گام‌به‌گام تهیهٔ لیپوزوم‌ها به روش تبخیر فاز معکوس همراه با همگن‌سازی فراصوتی را شرح می‌دهد که بارگذاری بالای فاز آبی داخلی و درون‌پوشانی کارآمد مادهٔ فعال را تضمین می‌کند.
روش تبخیر فاز معکوس، به‌ویژه با استفاده از فراصوت‌دهی پروبی، روشی پرکاربرد برای تهیهٔ لیپوزوم‌هاست؛ به‌خصوص زمانی که هدف، بارگذاری بالای فاز آبی داخلی باشد. این روش به‌دلیل توانایی جای‌دادن مقدار بیشتری از فاز آبی درون لیپوزوم‌ها، نسبت به روش سنتی آب‌پوشی فیلم نازک مزیت دارد.
سونیکاتور صنعتی UIP2000hdT برای تولید لیپوزوم در مقیاس بزرگ
مزایای فراصوت‌دهی پروبی برای تشکیل لیپوزوم
- همگنی بیشتر: فراصوت‌دهی پروبی، ورودی انرژی یکنواختی فراهم می‌کند و در نتیجه توزیع اندازهٔ لیپوزوم‌ها یکنواخت‌تر می‌شود.
- بهبود درون‌پوشانی: نیروهای مکانیکی حین فراصوت‌دهی، درون‌پوشانی دارو را به‌ویژه برای ترکیبات آب‌دوست بهبود می‌دهند.
- قابلیت افزایش مقیاس: مقیاس این روش‌ها به‌آسانی قابل افزایش است و ازاین‌رو برای تولید لیپوزوم در مقیاس بزرگ مناسب هستند.
کاربردهای لیپوزوم‌ها در دارورسانی
لیپوزوم‌هایی که به روش‌های امولسیون‌سازی و تبخیر حلال همراه با فراصوت‌دهی پروبی تهیه می‌شوند، برای کاربردهای گوناگون دارورسانی مناسب هستند، از جمله:
- دارورسانی هدفمند: عامل‌دارکردن لیپوزوم‌ها با لیگاندهای اختصاصی، رسانش هدفمند به بافت‌ها یا سلول‌های مشخص را امکان‌پذیر می‌کند.
- رهایش کنترل‌شده: ساختار دولایهٔ لیپیدی، رهایش کنترل‌شدهٔ دارو را امکان‌پذیر می‌کند و اثربخشی درمانی را افزایش می‌دهد.
- تنوع کاربرد: این روش‌ها برای طیف گسترده‌ای از عوامل درمانی، از مولکول‌های کوچک تا زیست‌مولکول‌های بزرگ‌تر مانند پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک، قابل استفاده هستند.
روش تبخیر فاز معکوس به‌ویژه به‌دلیل بارگذاری بیشتر فاز آبی داخلی در مقایسه با روش آب‌پوشی فیلم نازک شناخته می‌شود. این ویژگی برای کاربردهایی مفید است که به درون‌پوشانی مقادیر قابل‌توجهی از داروهای آب‌دوست یا سایر عوامل درمانی نیاز دارند.
روش تبخیر فاز معکوس با استفاده از فراصوت‌دهی پروبی، روشی قابل‌اتکا و کارآمد برای تهیهٔ لیپوزوم است. توانایی آن در دستیابی به بارگذاری بیشتر فاز آبی داخلی، این روش را به گزینه‌ای ترجیحی در کاربردهای دارویی تبدیل می‌کند که در آن‌ها به‌حداکثررساندن درون‌پوشانی مواد آب‌دوست اهمیت اساسی دارد. کنترل دقیق تبخیر حلال و استفاده از فراصوت‌دهی، عوامل کلیدی موفقیت این روش هستند و به تولید لیپوزوم‌های باکیفیت و مناسب برای اهداف درمانی گوناگون می‌انجامند.
سونیکاتور مناسب برای تولید لیپوزوم خود را پیدا کنید
Hielscher Ultrasonics طیف گسترده‌ای از سونیکاتورهای پروبی را برای تولید کارآمد لیپوزوم عرضه می‌کند که به بازده بالای به‌دام‌اندازی و ظرفیت بالای بارگذاری مولکول‌های زیست‌فعال می‌انجامد.
می‌توانید از سونیکاتورهای Hielscher برای مسیرهای مختلف تهیهٔ لیپوزوم، مانند روش تبخیر فاز معکوس شرح‌داده‌شده در اینجا، روش امولسیون‌سازی و روش فیلم نازک استفاده کنید.
دربارهٔ تهیهٔ فراصوتی لیپوزوم به روش فیلم نازک بیشتر بخوانید!
دربارهٔ لیپوزوم‌های تهیه‌شده با فراصوت که مواد زیر را درون‌پوشانی می‌کنند، بیشتر بخوانید
- بازده بالا
- فناوری روز
- قابلیت اطمینان و استحکام
- کنترل دقیق و قابل‌تنظیم فرایند
- ناپیوسته و درون‌خطی
- برای هر حجم
- نرم‌افزار هوشمند
- قابلیت‌های هوشمند (مانند برنامه‌پذیری، ثبت داده‌ها و کنترل از راه دور)
- کاربری آسان و ایمن
- نیاز اندک به نگهداری
- CIP (شست‌وشو درجا)
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
دستگاه‌های فراصوت Hielscher به بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی شناخته می‌شوند. استحکام و کاربری آسان، ادغام بی‌دردسر دستگاه‌های فراصوت ما در تأسیسات صنعتی را امکان‌پذیر می‌کند. دستگاه‌های فراصوت Hielscher به‌آسانی از عهدهٔ شرایط سخت و محیط‌های پُرتقاضا برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهی ISO است و بر دستگاه‌های فراصوت با کارایی بالا که از فناوری روز و کاربری آسان برخوردارند، تأکید ویژه‌ای دارد. البته دستگاه‌های فراصوت Hielscher با CE انطباق دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 0٫5 تا 1٫5mL | قابل‌اعمال نیست | VialTweeter |
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با کارایی بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
لیپوزوم‌ها چه هستند؟
لیپوزوم‌ها وزیکول‌های کروی دارای دولایهٔ لیپیدی هستند که برای درون‌پوشانی ترکیبات استفاده می‌شوند. آن‌ها در محلولی حاوی ترکیبی تهیه می‌شوند که قرار است به دام انداخته شود. برای ترکیبات آب‌دوست مانند پروتئین‌ها از محلول آبی استفاده می‌شود، درحالی‌که مولکول‌های آب‌گریز با استفاده از محلول‌هایی در حلال‌های آلیِ مخلوط‌شده با لیپیدها درون‌پوشانی می‌شوند. این تنوع کاربرد، لیپوزوم‌ها را برای دارورسانی و سایر کاربردهای زیست‌پزشکی ارزشمند می‌کند.
روش تبخیر فاز معکوس برای تهیهٔ لیپوزوم چیست؟
روش تبخیر فاز معکوس برای تهیهٔ لیپوزوم شامل حل‌کردن لیپیدها در مخلوط کلروفرم/متانول و تشکیل فیلم لیپیدی نازک از طریق تبخیر چرخان است. سپس این فیلم مجدداً در دی‌اتیل اتر حل می‌شود تا وزیکول‌های فاز معکوس ایجاد شوند. یک فاز آبی حاوی مادهٔ فعال و Tween 80 با فاز آلی مخلوط می‌شود و امولسیون آب در روغن تشکیل می‌دهد. امولسیون با استفاده از سونیکاتور پروبی تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد و سپس تبخیر چرخان بیشتری انجام می‌شود تا ژلی تولید شود که در نهایت با ادامهٔ تبخیر، لیپوزوم‌ها را تشکیل می‌دهد. آماده‌سازی سوسپانسیون نهایی با افزودن بافر PBS و حذف حلال‌های باقی‌مانده با گاز نیتروژن تکمیل می‌شود و لیپوزوم‌های حاصل در دمای 4°C نگهداری می‌شوند.
فراصوت‌دهی چه اثری بر لیپوزوم‌ها دارد؟
فراصوت‌دهی با استفاده از امواج فراصوت برای برهم‌زدن و مخلوط‌کردن فازهای لیپیدی و آبی بر لیپوزوم‌ها اثر می‌گذارد و تشکیل یک پراکنهٔ همگن را تسهیل می‌کند. این فرایند به کنترل اندازه و یکنواختی لیپوزوم‌ها کمک می‌کند و با امکان اعمال متناوب انرژی به‌صورت پالس، از گرم‌شدن بیش‌ازحد جلوگیری می‌کند. کاویتاسیون کنترل‌شدهٔ ناشی از فراصوت‌دهی، درون‌پوشانی کارآمد مواد فعال درون لیپوزوم‌ها را تضمین می‌کند.
گذار فازی در لیپوزوم‌ها چیست؟
گذار فازی در لیپوزوم‌ها به تغییر حالت فیزیکی لیپید بر اثر دما گفته می‌شود. دمای گذار فازی، دمای مشخصی است که در آن لیپیدها از فاز ژلی منظم، که در آن زنجیره‌های هیدروکربنی کاملاً کشیده و به‌صورت فشرده کنار هم قرار دارند، به فاز بلور مایع نامنظم می‌روند که در آن زنجیره‌های هیدروکربنی جهت‌گیری تصادفی پیدا می‌کنند و سیال می‌شوند. این گذار بر پایداری، نفوذپذیری و برهم‌کنش لیپوزوم با مواد درون‌پوشانی‌شده تأثیر می‌گذارد.
روش اکستروژن برای تهیهٔ لیپوزوم چیست؟
گاهی روش آب‌پوشی فیلم نازک، روش اکستروژن نیز نامیده می‌شود، زیرا پس از مرحلهٔ آب‌پوشی فیلم نازک، یک مرحلهٔ اکستروژن انجام می‌شود. در طول اکستروژن، لیپوزوم‌ها با فشار از غشاهای پلی‌کربناتی عبور داده می‌شوند تا لیپوزوم‌های کوچک و همگن به دست آیند. به‌عنوان جایگزین اکستروژن، اغلب اندازهٔ لیپوزوم‌ها با فراصوت‌دهی کاهش داده می‌شود.
روش فراصوت‌دهی لیپوزوم‌ها چیست؟
فراصوت‌دهی در روش‌های مختلف تشکیل لیپوزوم به کار می‌رود. از فراصوت‌دهی برای امولسیون‌سازی لیپیدها و حلال‌ها، آب‌پوشی مجدد فیلم لیپیدی و کاهش اندازهٔ لیپوزوم‌ها استفاده می‌شود. در روش تبخیر فاز معکوس، لیپیدها به‌کمک فراصوت با یک فاز آبی امولسیون می‌شوند. در روش فیلم نازک، فیلم لیپیدی خشک‌شده با استفاده از سونیکاتور مجدداً آب‌پوشی می‌شود تا سوسپانسیونی از وزیکول‌های چندلایه ایجاد شود. در چندین روش تهیهٔ لیپوزوم، از فراصوت‌دهی برای کاهش اندازهٔ لیپوزوم‌های تشکیل‌شده در مرحلهٔ بعدی استفاده می‌شود. در اینجا، فراصوت‌دهی به تشکیل لیپوزوم‌هایی با اندازهٔ کوچک و یکنواخت و پایداری مناسب می‌انجامد که برای کاربردهای گوناگون مناسب هستند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با کارایی بالا را از مقیاس آزمایشگاهی تا اندازهٔ صنعتی تولید می‌کند.