تولید فراصوتی اسیدهای چرب امگا-3 لیپوزومی
نانولیپوزوم‌ها حامل‌های دارویی بسیار مؤثری هستند که برای افزایش فراهمی زیستی ترکیبات زیست‌فعال مانند اسیدهای چرب امگا-2، ویتامین‌ها و سایر مواد به کار می‌روند. کپسوله‌سازی فراصوتی ترکیبات زیست‌فعال، روشی سریع و ساده برای تهیهٔ نانولیپوزوم‌هایی با بارگذاری دارویی بالا است. کپسوله‌سازی فراصوتی در لیپوزوم‌ها، پایداری و فراهمی زیستی ترکیبات را افزایش می‌دهد.
اسیدهای چرب امگا-3 لیپوزومی
اسیدهای چرب امگا-3 مانند ایکوزاپنتانوئیک اسید (EPA) و دوکوزاهگزانوئیک اسید (DHA) در انجام صحیح بسیاری از واکنش‌های بیوشیمیایی حیاتی بدن انسان نقشی اساسی دارند. EPA و DHA عمدتاً در ماهی‌های آب سرد، کبد ماهی کاد و آبزیان صدف‌دار یافت می‌شوند. از آنجا که همهٔ افراد دو وعده ماهی توصیه‌شده در هفته را مصرف نمی‌کنند، روغن ماهی اغلب به‌صورت مکمل غذایی مصرف می‌شود. افزون بر این، اسیدهای چرب امگا-3 مانند EPA و DHA به‌عنوان عوامل درمانی برای درمان بیماری‌های قلبی‌عروقی و مغزی و نیز در درمان سرطان به کار می‌روند. کپسوله‌سازی فراصوتی در لیپوزوم‌ها روشی است که برای بهبود فراهمی زیستی و نرخ جذب، به‌طور گسترده و موفقیت‌آمیز استفاده می‌شود.
کپسوله‌سازی فراصوتی اسیدهای چرب امگا-3 در لیپوزوم‌ها
کپسوله‌سازی فراصوتی روشی قابل‌اعتماد برای تهیهٔ لیپوزوم‌هایی با بار بالای مواد فعال است. نانوامولسیون‌سازی فراصوتی، دولایه‌های فسفولیپیدی را از هم می‌گسلد و با وارد کردن انرژی، به خودآرایی وزیکول‌های کروی آمفی‌فیلیک موسوم به لیپوزوم کمک می‌کند.
فراصوت‌دهی امکان کنترل اندازهٔ لیپوزوم را در فرایند تهیهٔ فراصوتی فراهم می‌کند: با افزایش انرژی فراصوت، اندازهٔ لیپوزوم کاهش می‌یابد. لیپوزوم‌های کوچک‌تر دسترس‌پذیری زیستی بالاتری دارند و می‌توانند مولکول‌های اسید چرب را با نرخ موفقیت بیشتری به محل‌های هدف منتقل کنند، زیرا اندازهٔ کوچک‌تر، عبور از غشاهای سلولی را تسهیل می‌کند.
لیپوزوم‌ها به‌عنوان حامل‌های دارویی توانمند شناخته می‌شوند که به‌دلیل ساختار آمفی‌فیلیک دولایه‌هایشان، می‌توان مواد چربی‌دوست و نیز آب‌دوست را در آن‌ها بارگذاری کرد. مزیت دیگر لیپوزوم‌ها، امکان اصلاح شیمیایی آن‌ها با افزودن پلیمرهای متصل به لیپید به فرمولاسیون است؛ به‌گونه‌ای که جذب مولکول‌های محبوس‌شده در بافت هدف بهبود می‌یابد و رهایش دارو و در نتیجه نیمه‌عمر آن طولانی‌تر می‌شود. کپسوله‌سازی لیپوزومی همچنین از ترکیبات زیست‌فعال در برابر تخریب اکسیداتیو محافظت می‌کند؛ عاملی که برای اسیدهای چرب چندغیراشباع مانند EPA و DHA که مستعد اکسیداسیون هستند، اهمیت دارد.
Hadia et al. (2014) دریافتند که کپسوله‌سازی فراصوتی DHA و EPA با استفاده از سونیکاتور پروبی UP200S بازده کپسوله‌سازی (%EE) بالاتری، برابر با 56٫9 ± 5٫2% برای DHA و 38٫6 ± 1٫8% برای EPA، به دست داد. %EE مربوط به DHA و EPA در لیپوزوم‌ها با استفاده از فراصوت‌دهی به‌طور معنی‌داری افزایش یافت (p کوچک‌تر از 0٫05؛ مقادیر از نظر آماری معنی‌دار).
لیپوزوم‌های تهیه‌شده به روش فراصوتی، بارگذاری‌شده با اسیدهای چرب DHA و EPA.
مطالعه و تصویر: Hadian et al. 2014
مقایسهٔ بازده: کپسوله‌سازی فراصوتی در برابر اکستروژن لیپوزوم
در مقایسهٔ کپسوله‌سازی فراصوتی با پروب با فراصوت‌دهی در حمام و روش اکستروژن، فراصوت‌دهی با پروب به تشکیل بهتر لیپوزوم‌ها می‌انجامد.
Hadia et al. (2014) فراصوت‌دهی با پروب (UP200S)، فراصوت‌دهی در حمام و اکستروژن را به‌عنوان روش‌هایی برای تهیهٔ لیپوزوم‌های امگا-3 روغن ماهی مقایسه کردند. لیپوزوم‌های تهیه‌شده با فراصوت‌دهی پروبی، کروی‌شکل بودند و یکپارچگی ساختاری بالایی را حفظ کردند. این مطالعه نتیجه گرفت که فراصوت‌دهی پروبی لیپوزوم‌های ازپیش‌تشکیل‌شده، تهیهٔ لیپوزوم‌هایی با بارگذاری بالای DHA و EPA را تسهیل می‌کند. با فراصوت‌دهی پروبی، اسیدهای چرب امگا-3 یعنی DHA و EPA در غشای نانولیپوزومی کپسوله شدند. کپسوله‌سازی، فراهمی زیستی اسیدهای چرب امگا-3 را بسیار بالا می‌برد و از آن‌ها در برابر تخریب اکسیداتیو محافظت می‌کند.
عوامل مهم برای دستیابی به لیپوزوم‌های باکیفیت
پس از تهیهٔ لیپوزوم، پایدارسازی و نگهداری فرمولاسیون‌های لیپوزومی برای دستیابی به یک فرمولاسیون حامل بسیار مؤثر با پایداری طولانی‌مدت نقشی اساسی دارند.
عوامل تعیین‌کننده‌ای که بر پایداری لیپوزوم‌ها تأثیر می‌گذارند عبارت‌اند از مقدار pH، دمای نگهداری و جنس ظروف نگهداری.
برای فرمولاسیون نهایی، مقدار pH حدود 6٫5 ایدئال در نظر گرفته می‌شود، زیرا در pH برابر با 6٫5، هیدرولیز لیپید به کمترین نرخ خود می‌رسد.
از آنجا که لیپوزوم‌ها ممکن است اکسید شوند و بار مواد محبوس‌شدهٔ خود را از دست بدهند، دمای نگهداری حدود 2–8 °C توصیه می‌شود. لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده نباید در معرض شرایط انجماد و ذوب قرار گیرند، زیرا تنش انجماد–ذوب، نشت ترکیبات زیست‌فعال کپسوله‌شده را افزایش می‌دهد.
ظرف نگهداری و درپوش‌های آن باید با دقت انتخاب شوند، زیرا لیپوزوم‌ها با برخی مواد پلاستیکی سازگار نیستند. برای جلوگیری از تخریب لیپوزوم‌ها، سوسپانسیون‌های لیپوزومی تزریقی باید به‌جای ویال‌های تزریقی دارای درپوش، در آمپول‌های شیشه‌ای نگهداری شوند. سازگاری با درپوش‌های الاستومری ویال‌های تزریقی باید آزمایش شود. برای جلوگیری از اکسیداسیون نوری ترکیبات لیپیدی، نگهداری دور از نور، برای مثال استفاده از بطری شیشه‌ای تیره و نگهداری در محل تاریک، بسیار مهم است. برای فرمولاسیون‌های لیپوزومی قابل‌انفوزیون، باید از سازگاری سوسپانسیون‌های لیپوزومی با لوله‌های تزریق داخل‌وریدی (ساخته‌شده از پلاستیک مصنوعی) اطمینان حاصل شود. شرایط نگهداری و سازگاری مواد باید روی برچسب فرمولاسیون لیپوزومی مشخص شوند. [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]
پس از تشکیل فیلم لیپیدی و آب‌پوشی مجدد آن، از فراصوت‌دهی برای تقویت به‌دام‌اندازی مواد فعال در لیپوزوم استفاده می‌شود. افزون بر این، فراصوت‌دهی اندازهٔ مطلوب لیپوزوم را ایجاد می‌کند.
سونیکاتورهای پربازده برای فرمولاسیون‌های لیپوزومی
سونیکاتورهای Hielscher دستگاه‌هایی قابل‌اعتماد هستند که در تولید دارو و مکمل برای فرمولاسیون لیپوزوم‌های باکیفیت حاوی اسیدهای چرب، ویتامین‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، پپتیدها، پلی‌فنول‌ها و سایر ترکیبات زیست‌فعال به کار می‌روند. Hielscher برای پاسخ‌گویی به نیازهای مشتریان خود، طیفی از سونیکاتورها را عرضه می‌کند؛ از هموژنایزر آزمایشگاهی جمع‌وجور قابل‌نگه‌داشتن در دست و سونیکاتورهای رومیزی تا سامانه‌های فراصوتی کاملاً صنعتی برای تولید فرمولاسیون‌های لیپوزومی در حجم بالا. فرمولاسیون فراصوتی لیپوزوم را می‌توان به‌صورت ناپیوسته یا به‌شکل فرایند پیوستهٔ درون‌خطی انجام داد. طیف گسترده‌ای از سونوتْرودهای فراصوتی (پروب‌ها) و مخازن راکتور در دسترس است تا چیدمانی بهینه برای تولید لیپوزوم شما فراهم شود. استحکام سونیکاتورهای Hielscher امکان کارکرد 24/7 را تحت بار کاری سنگین و در محیط‌های دشوار فراهم می‌کند.
جدول زیر ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما را نشان 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 |
| n.a. | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
هموژنایزرهای فراصوتی پرتوان از مقیاس آزمایشگاهی تا پایلوت و صنعتی .
منابع / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
لیپوزوم‌ها چیستند؟
لیپوزوم وزیکولی کروی است که دست‌کم یک دولایهٔ لیپیدی دارد. لیپوزوم‌ها به‌عنوان حامل‌های دارویی بسیار کارآمد شناخته می‌شوند و به‌عنوان وسیله‌ای برای رساندن مواد مغذی، مکمل‌ها و داروها به بافت هدف به کار می‌روند.
لیپوزوم‌ها معمولاً از فسفولیپیدها، به‌ویژه فسفاتیدیل‌کولین، ساخته می‌شوند؛ اما ممکن است لیپیدهای دیگری مانند فسفاتیدیل‌اتانول‌آمین تخم‌مرغ نیز در آن‌ها به کار رود، مشروط بر آنکه با ساختار دولایهٔ لیپیدی سازگار باشند.
لیپوزوم از یک هستهٔ آبی تشکیل شده است که غشایی آب‌گریز به‌شکل یک دولایهٔ لیپیدی آن را احاطه می‌کند؛ مواد حل‌شوندهٔ آب‌دوست که در هسته حل شده‌اند، در آن محبوس می‌شوند و نمی‌توانند به‌آسانی از دولایه عبور کنند. مولکول‌های آب‌گریز را می‌توان درون دولایه جای داد. بنابراین، می‌توان مولکول‌های آب‌گریز و/یا آب‌دوست را در لیپوزوم بارگذاری کرد. برای رساندن مولکول‌ها به محل هدف، دولایهٔ لیپیدی می‌تواند با دولایه‌های دیگر مانند غشای سلولی ادغام شود و از این طریق، مواد کپسوله‌شده در لیپوزوم را به درون سلول‌ها برساند.
از آنجا که جریان خون پستانداران محیطی بر پایهٔ آب است، لیپوزوم‌ها مواد آب‌گریز را به‌طور مؤثر در سراسر بدن به سلول‌های هدف منتقل می‌کنند. از این رو، لیپوزوم‌ها برای افزایش فراهمی زیستی مولکول‌های نامحلول در آب (مانند CBD، کورکومین و مولکول‌های دارویی) به کار می‌روند.
لیپوزوم‌ها با استفاده از نانوامولسیون‌سازی و کپسوله‌سازی فراصوتی به‌طور موفقیت‌آمیز تهیه می‌شوند.
ساختار یک لیپوزوم: هستهٔ آبی و دولایهٔ فسفولیپیدی با سرهای آب‌دوست و دم‌های آب‌گریز/چربی‌دوست.
اسیدهای چرب امگا-3
اسیدهای چرب امگا-3 (ω-3) و امگا-6 (ω-6) هر دو از اسیدهای چرب چندغیراشباع (PUFAs) هستند و در عملکردهای متعدد بدن انسان نقش دارند. به‌ویژه اسیدهای چرب امگا-3 به‌دلیل ویژگی‌های ضدالتهابی و ارتقادهندهٔ سلامت شناخته می‌شوند.
ایکوزاپنتانوئیک اسید یا EPA (20:5n-3) به‌عنوان پیش‌ساز ایکوزانوئیدهای پروستاگلاندین-3 (که تجمع پلاکتی را مهار می‌کند)، ترومبوکسان-3 و لوکوترین-5 عمل می‌کند و نقشی اساسی در سلامت قلب‌وعروق و مغز دارد.
دوکوزاهگزانوئیک اسید یا DHA (22:6n-3) یکی از اجزای ساختاری اصلی دستگاه عصبی مرکزی پستانداران است. DHA فراوان‌ترین اسید چرب امگا−3 در مغز و شبکیه است و هر دو اندام، یعنی مغز و شبکیه، برای عملکرد صحیح به دریافت DHA از رژیم غذایی وابسته‌اند. DHA از طیف گسترده‌ای از ویژگی‌های غشای سلولی و پیام‌رسانی سلولی پشتیبانی می‌کند، به‌ویژه در مادهٔ خاکستری مغز و نیز در بخش‌های خارجی سلول‌های گیرندهٔ نوری شبکیه که سرشار از غشا هستند.
منابع غذایی اسیدهای چرب امگا-3
برخی از منابع غذایی ω-3 عبارت‌اند از ماهی (برای مثال ماهی‌های آب سرد مانند سالمون، ساردین و ماکرل)، روغن کبد ماهی کاد، آبزیان صدف‌دار، خاویار، جلبک‌های دریایی، روغن جلبک دریایی، بذر کتان (تخم کتان)، دانهٔ شاهدانه، دانهٔ چیا و گردو.
رژیم غذایی متداول غربی معمولاً مقادیر بالایی از اسیدهای چرب امگا-6 (ω-6) دارد، زیرا مواد غذایی مانند غلات، روغن دانه‌های گیاهی، گوشت طیور و تخم‌مرغ سرشار از لیپیدهای امگا-6 هستند. در مقابل، اسیدهای چرب امگا-3 (ω-3) که عمدتاً در ماهی‌های آب سرد یافت می‌شوند، به میزان بسیار کمتری مصرف می‌شوند؛ در نتیجه، نسبت امگا-3:امگا-6 اغلب کاملاً نامتعادل است.
بنابراین، پزشکان و متخصصان مراقبت‌های سلامت اغلب مصرف مکمل‌های غذایی امگا-3 را توصیه می‌کنند.
اسیدهای چرب ضروری
اسیدهای چرب ضروری (EFAs) اسیدهای چربی هستند که انسان و حیوانات باید از طریق غذا دریافت کنند، زیرا بدن برای انجام صحیح عملکردهای حیاتی به آن‌ها نیاز دارد، اما نمی‌تواند آن‌ها را سنتز کند. به‌طور کلی، اسیدهای چرب ضروری و مشتقات آن‌ها برای مغز و دستگاه عصبی حیاتی هستند و 15%–30% از وزن خشک مغز را تشکیل می‌دهند. اسیدهای چرب ضروری به اسیدهای چرب اشباع، غیراشباع و چندغیراشباع تقسیم می‌شوند. برای انسان، تنها دو اسید چرب ضروری شناخته شده‌اند: آلفا-لینولنیک اسید که یک اسید چرب امگا-3 است و لینولئیک اسید که یک اسید چرب امگا-6 است. برخی اسیدهای چرب دیگر را می‌توان «ضروریِ مشروط» طبقه‌بندی کرد؛ به این معنا که ممکن است در برخی شرایط رشد و تکامل یا بیماری ضروری شوند. نمونه‌هایی از آن‌ها عبارت‌اند از دوکوزاهگزانوئیک اسید که یک اسید چرب امگا-3 است و گاما-لینولنیک اسید که یک اسید چرب امگا-6 است.