تهیهٔ لیپوزوم با فراصوت
لیپوزومهای تولیدشده با فراصوت، بازده بهداماندازی بسیار بالا، ظرفیت بارگذاری زیاد و شکل کروی با اندازهٔ کوچک و یکنواخت دارند. بنابراین، لیپوزومهای فراصوتی فراهمی زیستی بسیار خوبی ارائه میدهند. Hielscher Ultrasonics سونیکاتورهایی برای تولید مطمئن لیپوزومهای با گرید دارویی بهصورت ناپیوسته و پیوسته عرضه میکند.
مزایای تولید لیپوزوم با فراصوت
کپسولهسازی لیپوزومی با فراصوت، روشی برای کپسولهکردن داروها یا سایر عوامل درمانی درون لیپوزومها با استفاده از انرژی فراصوتی است. در مقایسه با سایر روشهای کپسولهسازی لیپوزومی، کپسولهسازی فراصوتی مزایای متعددی دارد که آن را به روش برتر تولید تبدیل میکند.
- بارگذاری زیاد، بازده بالای بهداماندازی: تولید لیپوزوم با فراصوت بهدلیل تولید لیپوزومهایی با بارگذاری بالای مواد مؤثره، مانند ویتامین C، مولکولهای دارویی و غیره، شناخته شده است. درعینحال، روش فراصوتدهی بازده بالایی در بهداماندازی دارد. این یعنی درصد بالایی از مادهٔ مؤثره بهوسیلهٔ فراصوتدهی کپسوله میشود. در نتیجه، فراصوتدهی روشی بسیار کارآمد برای تولید لیپوزوم است.
- لیپوزومهای کوچک و یکنواخت: یکی از مزایای کپسولهسازی لیپوزومی با فراصوت، توانایی تولید لیپوزومهای بسیار یکنواخت با توزیع اندازهٔ باریک است. انرژی فراصوتی میتواند لیپوزومهای بزرگتر یا تجمعات لیپیدی را به لیپوزومهای کوچکتر و یکنواختتر تجزیه کند. این امر یکنواختی بیشتری در اندازه و شکل لیپوزومها ایجاد میکند که برای کاربردهای دارورسانی، که در آنها اندازهٔ ذرات میتواند بر فارماکوکینتیک و اثربخشی آنها تأثیر بگذارد، اهمیت دارد.
- قابلاستفاده برای هر نوع مولکول: مزیت دیگر کپسولهسازی لیپوزومی با فراصوت، توانایی کپسولهکردن طیف گستردهای از داروها و سایر عوامل درمانی است. این روش را میتوان برای کپسولهکردن داروهای آبدوست و آبگریز به کار برد؛ کاری که ممکن است با روشهای دیگر دشوار باشد. همچنین، انرژی فراصوتی را میتوان برای کپسولهکردن درشتمولکولها و نانوذراتی استفاده کرد که ممکن است برای کپسولهسازی با روشهای دیگر بیشازحد بزرگ باشند.
- سریع و مطمئن: کپسولهسازی لیپوزومی با فراصوت همچنین فرایندی نسبتاً ساده و سریع است. این روش نیازی به استفاده از مواد شیمیایی تهاجمی یا دماهای بالا ندارد؛ عواملی که میتوانند به مواد درمانی در حال کپسولهشدن آسیب برسانند.
- افزایش مقیاس: علاوهبراین، مقیاس این روش را میتوان بهآسانی برای تولید در مقیاس بزرگ افزایش داد و ازاینرو، گزینهای مقرونبهصرفه برای کاربردهای دارورسانی است.
در مجموع، کپسولهسازی لیپوزومی با فراصوت بهدلیل توانایی تولید لیپوزومهای یکنواخت با توزیع اندازهٔ باریک، کپسولهکردن طیف گستردهای از عوامل درمانی، و نیز سادگی و مقیاسپذیری، روشی برتر برای کپسولهسازی لیپوزومی است.
UP400St، یک هموژنایزر فراصوتی قدرتمند با توان 400 وات، برای تولید نانولیپوزومها.
پس از تشکیل فیلم لیپیدی و آبگیری مجدد آن، از فراصوتدهی برای تقویت بهداماندازی مواد مؤثره در لیپوزوم استفاده میشود. همچنین، فراصوتدهی اندازهٔ مطلوب لیپوزوم را ایجاد میکند.
تهیهٔ لیپوزوم با فراصوت برای محصولات دارویی و آرایشی
لیپوزومها (وزیکولهای مبتنی بر لیپید)، ترانسفرزومها (لیپوزومهای با تغییرشکلپذیری بسیار بالا)، اتوزومها (وزیکولهای با تغییرشکلپذیری بسیار بالا و محتوای الکل زیاد) و نیوزومها (وزیکولهای سنتزی)، وزیکولهای میکروسکوپی هستند که میتوان آنها را بهطور مصنوعی بهصورت حاملهای کروی تهیه کرد و مولکولهای مؤثره را درون آنها کپسوله نمود. این وزیکولها با قطر بین 25 و 5000 nm، اغلب در صنایع دارویی و آرایشی بهعنوان حامل دارو، از جمله برای دارورسانی خوراکی یا موضعی، ژندرمانی و ایمنسازی، استفاده میشوند. فراصوتدهی روشی با اثبات علمی برای تولید بسیار کارآمد لیپوزوم است. سونیکاتورهای Hielscher لیپوزومهایی با بارگذاری بالای مواد مؤثره و فراهمی زیستی برتر تولید میکنند.
لیپوزومها و فرمولاسیون لیپوزومی
لیپوزومها سامانههای وزیکولی تکلاملایی، کملاملایی یا چندلاملایی هستند و از همان موادی تشکیل شدهاند که غشای سلولی را میسازند (دولایهٔ لیپیدی). لیپوزومها بر اساس ترکیب و اندازهٔ خود بهصورت زیر تفکیک میشوند:
- وزیکولهای چندلاملایی (MLV, 0٫1–10μm)
- وزیکولهای تکلاملایی کوچک (SUV, <100 nm)
- وزیکولهای تکلاملایی بزرگ (LUV, 100–500 nm)
- وزیکولهای تکلاملایی غولپیکر (GUV, ≥1 μm)
ساختار اصلی لیپوزومها از فسفولیپیدها تشکیل شده است. فسفولیپیدها دارای یک گروه سر آبدوست و یک گروه دم آبگریز هستند که از یک زنجیرهٔ هیدروکربنی بلند تشکیل شده است.
ترکیب غشای لیپوزوم بسیار شبیه سد پوستی است، بنابراین لیپوزومها میتوانند بهآسانی با پوست انسان ادغام شوند. هنگامی که لیپوزومها با پوست همجوشی میکنند، میتوانند مواد بهدامافتاده را مستقیماً در مقصد آزاد کنند؛ جایی که مواد مؤثره میتوانند عملکرد خود را انجام دهند. بهاینترتیب، لیپوزومها نفوذپذیری/تراوایی پوست را برای مواد دارویی و آرایشی بهدامافتاده افزایش میدهند. حتی لیپوزومهای فاقد مواد کپسولهشده، یعنی وزیکولهای خالی، نیز مواد مؤثرهٔ قدرتمندی برای پوست هستند، زیرا فسفاتیدیلکولین حاوی دو مادهٔ ضروری است که بدن انسان نمیتواند خود آنها را تولید کند: اسید لینولئیک و کولین.
لیپوزومها بهعنوان حاملهای زیستسازگار داروها، پپتیدها، پروتئینها، DNA پلاسمی، الیگونوکلئوتیدهای آنتیسنس یا ریبوزیمها برای مقاصد دارویی، آرایشی و بیوشیمیایی استفاده میشوند. تنوع بسیار زیاد در اندازهٔ ذرات و پارامترهای فیزیکی لیپیدها، ظرفیت جذابی برای ساخت حاملهای سفارشی برای طیف گستردهای از کاربردها فراهم میکند. (Ulrich 2002)
تشکیل لیپوزوم با فراصوت
لیپوزومها را میتوان با استفاده از فراصوت تشکیل داد. مادهٔ پایه برای تهیهٔ لیپوزوم، مولکولهای آمفیفیلیک مشتقشده از لیپیدهای غشاهای زیستی یا مبتنی بر آنها است. برای تشکیل وزیکولهای تکلاملایی کوچک (SUV)، پراکنهٔ لیپیدی در حمام یخ بهآرامی فراصوتدهی میشود – برای مثال با دستگاه فراصوتی قابل نگهداشتن در دست UP50H (50W, 30kHz)، دستگاه VialTweeter یا راکتور فراصوتی CupHorn. مدت این تیمار فراصوتی حدود 5 – 15 دقیقه است. روش دیگر برای تولید وزیکولهای تکلاملایی کوچک، فراصوتدهی لیپوزومهای وزیکولی چندلاملایی است.
Dinu-Pirvu et al. (2010) دستیابی به ترانسفرزومها از طریق فراصوتدهی MLVها در دمای اتاق را گزارش میکند.
Hielscher Ultrasonics دستگاههای فراصوتی، سونوتْرودها و لوازم جانبی متنوعی عرضه میکند و ازاینرو میتواند مناسبترین مجموعهٔ فراصوتی را برای کپسولهسازی لیپوزومی بسیار کارآمد در هر مقیاسی فراهم کند.
کپسولهسازی فراصوتی مواد مؤثره در لیپوزومها
لیپوزومها بهعنوان حامل مواد مؤثره مانند ویتامینها، مولکولهای درمانی، پپتیدها و غیره عمل میکنند. فراصوت ابزاری مؤثر برای تهیه و تشکیل لیپوزومها بهمنظور بهداماندازی مواد مؤثره است. همزمان، فراصوتدهی به فرایند کپسولهسازی و بهداماندازی کمک میکند تا لیپوزومهایی با بارگذاری بالای مواد مؤثره تولید شوند. پیش از کپسولهسازی، لیپوزومها بهدلیل برهمکنش بار–بار سطحی سرهای قطبی فسفولیپیدها تمایل به تشکیل خوشه دارند (رجوع کنید به Míckova et al. 2008)؛ علاوهبراین، باید باز شوند. برای مثال، Zhu et al. (2003) کپسولهسازی پودر بیوتین در لیپوزومها با فراصوتدهی را شرح میدهند. پس از افزودن پودر بیوتین به محلول سوسپانسیون وزیکولی، محلول فراصوتدهی شد. پس از این تیمار، بیوتین در لیپوزومها به دام افتاد.
دربارهٔ کپسولهسازی فراصوتی پپتیدهای GLP-1 (مانند سماگلوتاید) در لیپوزومها بیشتر بخوانید!
پردازشگر فراصوتی 1kW مدل UIP1000hdT برای تولید پیوستهٔ درونخطی لیپوزومها
امولسیونهای لیپوزومی با فراصوتدهی
برای تقویت اثر تغذیهکنندهٔ کرمهای مرطوبکننده یا ضدپیری، لوسیونها، ژلها و سایر فرمولاسیونهای آرایشیدرمانی، امولسیفایرها به پراکنههای لیپوزومی افزوده میشوند تا مقادیر بیشتری از لیپیدها را پایدار کنند. اما بررسیها نشان دادهاند که ظرفیت لیپوزومها بهطور کلی محدود است. با افزودن امولسیفایرها، این اثر زودتر ظاهر میشود و امولسیفایرهای اضافی موجب کاهش تمایل فسفاتیدیلکولین به سد پوستی میشوند. نانوذرات – متشکل از فسفاتیدیلکولین و لیپیدها – راهحل این مشکل هستند. این نانوذرات از یک قطرهٔ روغن تشکیل میشوند که با تکلایهای از فسفاتیدیلکولین پوشیده شده است. استفاده از نانوذرات امکان تهیهٔ فرمولاسیونهایی را فراهم میکند که میتوانند لیپید بیشتری جذب کنند و پایدار بمانند؛ بنابراین نیازی به امولسیفایرهای اضافی نیست.
فراصوتدهی روشی اثباتشده برای تولید نانوامولسیونها و نانوپراکنهها است. فراصوت با شدت بسیار بالا، توان لازم برای پراکندهکردن یک فاز مایع (فاز پراکنده) بهصورت قطرات کوچک در فاز دوم (فاز پیوسته) را تأمین میکند. در ناحیهٔ پراکنش، فروپاشی حبابهای کاویتاسیون موجب ایجاد امواج ضربهای شدید در مایع اطراف و تشکیل جتهای مایع با سرعت بالا میشود. برای پایدارکردن قطرات تازهتشکیلشدهٔ فاز پراکنده در برابر همجوشی، امولسیفایرها (مواد فعال سطحی، سورفکتانتها) و پایدارکنندهها به امولسیون افزوده میشوند. ازآنجاکه همجوشی قطرات پس از شکستهشدن بر توزیع نهایی اندازهٔ قطرات تأثیر میگذارد، از امولسیفایرهایی با توان پایدارسازی مؤثر استفاده میشود تا توزیع نهایی اندازهٔ قطرات در سطحی برابر با توزیع بلافاصله پس از شکستهشدن قطرات در ناحیهٔ پراکنش فراصوتی حفظ شود.
پراکنههای لیپوزومی با استفاده از فراصوتدهی
پراکنههای لیپوزومی مبتنی بر «phosphatidylchlorine» غیراشباع، در برابر اکسیداسیون پایداری کافی ندارند. پایدارسازی پراکنه را میتوان با آنتیاکسیدانها، برای مثال با مجموعهای از ویتامینهای C و E، انجام داد.
Ortan et al. (2002) در مطالعهٔ خود دربارهٔ تهیهٔ فراصوتی اسانس Anethum graveolens در لیپوزومها به نتایج خوبی دست یافتند. پس از فراصوتدهی، اندازهٔ لیپوزومها بین 70–150 nm و برای MLV بین 230–475 nm بود؛ این مقادیر پس از 2 ماه نیز تقریباً ثابت ماندند، اما پس از 12 ماه، بهویژه در پراکنهٔ SUV، افزایش یافتند (هیستوگرامهای زیر را ببینید). اندازهگیری پایداری از نظر اتلاف اسانس و توزیع اندازه نیز نشان داد که پراکنههای لیپوزومی محتوای روغن فرّار را حفظ کردند. این امر نشان میدهد که بهداماندازی اسانس در لیپوزومها، پایداری روغن را افزایش داده است.
Ortan et al. (2009): پایداری پراکنههای MLV و SUV پس از 1 سال. فرمولاسیونهای لیپوزومی در دمای 4±1 ºC نگهداری شدند.
پردازشگرهای فراصوتی Hielscher دستگاههایی ایدئال برای کاربردهای صنایع آرایشی و دارویی هستند. سامانههای متشکل از چندین پردازشگر فراصوتی، هرکدام با توان حداکثر 16٬000 وات، ظرفیت لازم برای تبدیل این کاربرد آزمایشگاهی به یک روش تولید کارآمد جهت دستیابی به امولسیونهای ریزپراکنده در جریان پیوسته یا بهصورت ناپیوسته را فراهم میکنند – با نتایجی قابلمقایسه با بهترین هموژنایزرهای فشار بالای موجود امروزی، مانند شیرهای اوریفیس. افزون بر این کارایی بالا در امولسیونسازی پیوسته، دستگاههای فراصوتی Hielscher به نگهداری بسیار اندکی نیاز دارند و کاربری و تمیزکردن آنها بسیار آسان است. فراصوت در عمل به تمیزکاری و آبکشی کمک میکند. توان فراصوتی قابلتنظیم است و میتوان آن را با محصولات خاص و الزامات امولسیونسازی سازگار کرد. راکتورهای ویژهٔ سلول جریان که الزامات پیشرفتهٔ CIP (شستوشو در محل) و SIP (استریلسازی در محل) را برآورده میکنند نیز موجود هستند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه میدهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاههای پیشنهادی |
|---|---|---|
| 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 |
| قابلاعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابلاعمال نیست | بیشتر | مجموعهای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
پرسشهای متداول دربارهٔ لیپوزومها
لیپوزومها به چه انواعی تقسیم میشوند؟
لیپوزومها بر اساس اندازه و تعداد دولایههای موجود در آنها به انواع مختلفی تقسیم میشوند. این دستهها عبارتاند از:
- وزیکولهای تکلاملایی کوچک (SUV): اینها کوچکترین لیپوزومها هستند و یک دولایهٔ لیپیدی دارند.
- وزیکولهای تکلاملایی بزرگ (LUV): این وزیکولها از SUVها بزرگتر هستند و آنها نیز یک دولایه دارند.
- وزیکولهای چندلاملایی (MLV): این وزیکولها حاوی چندین دولایهٔ هممرکز هستند.
- وزیکولهای چندوزیکولی (MVV): اینها از چندین وزیکول کوچکتر درون یک وزیکول بزرگتر تشکیل شدهاند.
سایر انواع تخصصی عبارتاند از:
- لیپوزومهای پگیله: لیپوزومهایی که برای افزایش پایداری و مدت حضور در گردش خون، با پلیاتیلنگلیکول (PEG) اصلاح شدهاند.
- نانولیپوزومها: لیپوزومهای بسیار کوچک که معمولاً برای دارورسانی هدفمند استفاده میشوند.
لیپوزومها چه ساختارهای وزیکولی میتوانند داشته باشند؟
لیپوزومها همچنین بر اساس ساختار وزیکولی خود به هفت نوع اصلی تقسیم میشوند:
- وزیکولهای چندلاملایی بزرگ (MLV): حاوی چندین دولایه هستند.
- وزیکولهای کملاملایی (OLV): تعداد کمی دولایه دارند.
- وزیکولهای تکلاملایی کوچک (SUV): کوچکترین نوع، با یک دولایه.
- وزیکولهای تکلاملایی با اندازهٔ متوسط (MUV): اندازهٔ متوسط، با یک دولایه.
- وزیکولهای تکلاملایی بزرگ (LUV): بزرگتر، با یک دولایه.
- وزیکولهای تکلاملایی غولپیکر (GUV): بسیار بزرگ، با یک دولایه.
- وزیکولهای چندوزیکولی (MVV): چندین وزیکول درون یک وزیکول بزرگ.
تفاوتهای لیپوزومها و نیوزومها چیست؟
تفاوت اصلی لیپوزومها و نیوزومها در ترکیب آنها است:
لیپوزومها: از فسفولیپیدهای دوزنجیرهای ساخته میشوند که میتوانند خنثی یا باردار باشند.
نیوزومها: از سورفکتانتهای تکزنجیرهای بدون بار و کلسترول ساخته میشوند.
هر دو ساختار از طریق فراصوتدهی تشکیل میشوند که به آرایش و تشکیل وزیکولهای دولایه کمک میکند.
اندازهٔ ایدئال یک لیپوزوم چقدر است؟
برای رسانش مواد درمانی، قطر ایدئال یک لیپوزوم از نظر نظری بین 50 و 200 نانومتر است. این بازهٔ اندازه، پایداری و فراهمی زیستی را بهینه میکند. فراصوتدهی معمولاً برای کاهش اندازهٔ وزیکول به اندازهٔ مطلوب استفاده میشود.
آیا لیپوزومها میتوانند داروهای آبدوست را حمل کنند؟
بله، لیپوزومها میتوانند داروهای آبدوست را حمل کنند. آنها بهدلیل توانایی کپسولهکردن مواد آبگریز و آبدوست، در کاربردهای زیستپزشکی ارزشمند هستند. همچنین، زیستسازگاری و زیستتخریبپذیری بالایی دارند که آنها را به سامانههای رسانش مؤثر تبدیل میکند.
چگونه لیپوزوم بسازیم؟
رایجترین روشهای تهیهٔ لیپوزوم، روش فیلم نازک و روش تبخیر فاز معکوس هستند.
روش آبگیری فیلم نازک:
- لیپیدها را در یک حلال آلی حل کنید.
- حلال را تبخیر کنید تا یک فیلم نازک لیپیدی تشکیل شود.
- فیلم را با یک محلول آبی و با استفاده از فراصوتدهی آبگیری کنید تا وزیکولهای چندلاملایی تشکیل شوند.
روش تبخیر فاز معکوس:
- لیپیدها را در آب و اتانول حل کنید.
- محلول را در دمای 60°C بهمدت حدود 10 دقیقه فراصوتدهی کنید تا خمیر لیپیدی ایجاد شود.
- دوغاب لیپیدی را سرد کنید و همزمان با همزدن، آب یا بافر را قطرهقطره اضافه کنید.
- سوسپانسیون را بهمدت 1 ساعت آبگیری کنید تا وزیکولهای چندلاملایی تشکیل شوند.
- با فراصوتدهی بیشتر، اندازهٔ لیپوزومها را کاهش دهید.
آرکئوزومها چیستند؟
آرکئوزومها لیپوزومهایی ساختهشده از لیپیدهای آرکیایی هستند که به پایداری و مقاومت در برابر شرایط شدید شهرت دارند. این ویژگیها آرکئوزومها را بهویژه برای دارورسانی و توسعهٔ واکسن در محیطهای چالشبرانگیز سودمند میسازند.
آرکئوزومها چگونه تهیه میشوند؟
روش فراصوتدهی بر اساس Pise (2022): آرکئوزومها را میتوان از جزء لیپیدهای قطبی «PLF» متعلق به Sulfolobussolfataricus، با فراصوتدهی در دمای 60°C و بدون نیاز به افزودن لیپید از منبع خارجی، تهیه کرد. در دمای 0°C، لیپیدهای قطبی Sulfolobusacidocaldarius بهطور مؤثر فراصوتدهی شدند تا آرکئوزومها تشکیل شوند. آرکئوزومهای بارگذاریشده با BMD و لیپوزومهای متعارف، و نیز لیپیدهای آرکیایی جداسازیشده از Archaea H. salinarum و غنیشده با فسفاتیدیلکولین، با استفاده از روشهای فراصوتدهی تهیه شدند. برای رسانش موضعی، وزیکولهای فراصوتدهیشده با فراصوتدهی پراکنههای MLV در دامنهٔ 80 درصد بهمدت 4 دقیقه و با استفاده از سونیکاتور پروبی Hielscher UP50H ایجاد شدند (تصویر سمت چپ را ببینید).
منابع/مراجع
- Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
- 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.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2014): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Pise, Ganesh (2022): Archaeosomes for both cell-based delivery applications and drug-based delivery applications. Journal of Medical Pharmaceutical and Allied Sciences 11, 2022. 4995-5003.
سوسپانسیون ویتامین C لیپوزومی فرمولهشده با سونیکاتور Hielscher مدل UP200Ht.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را از مقیاس آزمایشگاهی تا صنعتی تولید میکند.
