Ultraääniliposomin valmistus
Ultraäänellä tuotetuilla liposomeilla on erittäin korkea tarttumistehokkuus, korkea kuormituskapasiteetti ja tasaisesti pieni pallomainen koko. Näin ultraääniliposomit tarjoavat erinomaisen hyötyosuuden. Hielscher Ultrasonics tarjoaa ultraäänilaitteita farmaseuttisten liposomien luotettavaan tuotantoon erä- ja jatkuvassa tilassa.
Ultraääniliposomin tuotannon edut
Ultraääniliposomin kapselointi on tekniikka, jota käytetään kapseloimaan lääkkeitä tai muita terapeuttisia aineita liposomeissa ultraäänienergian avulla. Verrattuna muihin liposomin kapselointimenetelmiin ultraäänikapselointilla on useita etuja, jotka tekevät siitä ylivoimaisen tuotantotekniikan.
- Suuri kuormitus, korkea loukkuun jäämistehokkuus: Ultraääniliposomin tuotannon tiedetään tuottavan liposomeja, joissa on suuri aktiivisten ainesosien kuormitus, esim. C-vitamiini, lääkemolekyylit jne. Samalla sonikaatiomenetelmä osoittaa suurta vangitsemistehokkuutta. Tämä tarkoittaa, että suuri osa vaikuttavasta aineesta kapseloidaan ultraäänellä. Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tekee ultrasonicationista erittäin tehokkaan menetelmän liposomin tuotantoon.
- Tasaisen pienet liposomit: Yksi ultraääniliposomin kapseloinnin etu on sen kyky tuottaa erittäin yhtenäisiä liposomeja, joilla on kapea kokojakauma. Ultraäänienergiaa voidaan käyttää suurempien liposomien tai lipidiaggregaattien hajottamiseen pienemmiksi, yhtenäisemmiksi liposomeiksi. Tämä johtaa liposomien koon ja muodon suurempaan johdonmukaisuuteen, mikä voi olla tärkeää lääkkeiden annostelusovelluksissa, joissa hiukkasten koko voi vaikuttaa niiden farmakokinetiikkaan ja tehoon.
- Voidaan soveltaa kaikkiin molekyyleihin: Toinen ultraääniliposomin kapseloinnin etu on sen kyky kapseloida laaja valikoima lääkkeitä ja muita terapeuttisia aineita. Tekniikkaa voidaan käyttää kapseloimaan sekä hydrofiilisiä että hydrofobisia lääkkeitä, mikä voi olla vaikeaa tehdä muilla menetelmillä. Lisäksi ultraäänienergiaa voidaan käyttää makromolekyylien ja nanohiukkasten kapselointiin, jotka voivat olla liian suuria kapseloitumaan muihin menetelmiin.
- Nopea ja luotettava: Ultraääniliposomin kapselointi on myös suhteellisen yksinkertainen ja nopea prosessi. Se ei vaadi kovien kemikaalien tai korkeiden lämpötilojen käyttöä, mikä voi olla haitallista kapseloitaville terapeuttisille aineille.
- Skaalautuminen: Lisäksi tekniikka voidaan helposti skaalata laajamittaiseen tuotantoon, mikä tekee siitä kustannustehokkaan vaihtoehdon lääkkeiden toimitussovelluksiin.
Yhteenvetona voidaan todeta, että ultraääniliposomin kapselointi on ylivoimainen tekniikka liposomin kapselointiin, koska se kykenee tuottamaan yhtenäisiä liposomeja, joilla on kapea kokojakauma, kapseloimaan monenlaisia terapeuttisia aineita ja sen yksinkertaisuus ja skaalautuvuus.

UP400St, 400 watin tehokas ultraäänihomogenisaattori, nano-liposomien tuotantoon.

Lipidikalvon muodostumisen jälkeen rehydraation jälkeen sonikaatiota käytetään edistämään aktiivisten ainesosien tarttumista liposomiin. Lisäksi sonikaatio saavuttaa halutun liposomin koon.
Ultraääniliposomivalmiste lääkkeille ja kosmetiikalle
Liposomit (lipidipohjaiset vesikkelit), transferosomit (ultradeformoituvat liposomit), etosomit (ultradeformoituvat vesikkelit, joilla on korkea alkoholipitoisuus) ja niosomit (synteettiset vesikkelit) ovat mikroskooppisia vesikkeleitä, jotka voidaan valmistaa keinotekoisesti pallomaisiksi kantajiksi, joihin aktiiviset molekyylit voidaan kapseloida. Näitä vesikkeleitä, joiden halkaisija on 25 - 5000 nm, käytetään usein lääkeaineina lääke- ja kosmetiikkateollisuudessa, kuten suun kautta otettavassa tai paikallisessa lääkkeiden annostelussa, geeniterapiassa ja immunisoinnissa. Ultrasonication on tieteellisesti todistettu menetelmä erittäin tehokkaaseen liposomin tuotantoon. Hielscher-ultraääniastiat tuottavat liposomeja, joilla on suuri aktiivisten ainesosien kuormitus ja erinomainen biologinen hyötyosuus.
Liposomit ja liposomaalinen formulaatio
Liposomit ovat unilamellaarisia, oligolamellaarisia tai multilamellaarisia vesikulaarisia järjestelmiä ja koostuvat samasta materiaalista kuin solukalvo (lipidikaksikerros). Koostumuksensa ja kokonsa suhteen liposomit erotetaan seuraavasti:
- monilamellimaiset vesikkelit (MLV, 0,1-10μm)
- pienet unilamellaariset vesikkelit (maastoauto, <100 nm)
- suuret unilamellaariset vesikkelit (LUV, 100–500 nm)
- jättimäiset unilamellaariset vesikkelit (GUV, ≥1 μm)
Liposomien päärakenne koostuu fosfolipideistä. Fosfolipideillä on hydrofiilinen pääryhmä ja hydrofobinen häntäryhmä, joka koostuu pitkästä hiilivetyketjusta.
Liposomikalvolla on hyvin samanlainen koostumus kuin ihoesteellä, joten ne voidaan helposti integroida ihmisen ihoon. Kun liposomit fuusioituvat ihon kanssa, ne voivat purkaa loukkuun jääneet aineet suoraan määränpäähän, jossa aktiiviset aineet voivat täyttää tehtävänsä. Siten liposomit parantavat ihon läpäisevyyttä / läpäisevyyttä loukkuun jääneille farmaseuttisille ja kosmeettisille aineille. Myös liposomit, joissa ei ole kapseloituja aineita, vapaita vesikkeleitä, ovat voimakkaita ihon aktiivisia aineita, koska fosfatidyylikoliini sisältää kaksi olennaista ainetta, joita ihmisen organismi ei voi tuottaa itse: linolihappo ja koliini.
Liposomeja käytetään lääkkeiden, peptidien, proteiinien, plasmisen DNA: n, antisense-oligonukleotidien tai ribotsyymien biologisesti yhteensopivina kantajina farmaseuttisiin, kosmeettisiin ja biokemiallisiin tarkoituksiin. Lipidien hiukkaskoon ja fysikaalisten parametrien valtava monipuolisuus tarjoaa houkuttelevan mahdollisuuden rakentaa räätälöityjä ajoneuvoja monenlaisiin sovelluksiin. (Ulrich 2002)
Ultraääniliposomien muodostuminen
Liposomit voidaan muodostaa käyttämällä ultraääniä. Liposomivalmisteen perusmateriaali on amfiilimolekyylejä, jotka on johdettu tai perustuvat biologisiin kalvolipideihin. Pienten unilamellaaristen vesikkelien (SUV) muodostamiseksi lipididispersio sonikoidaan varovasti – esimerkiksi kädessä pidettävällä ultraäänilaitteella UP50H (50W, 30kHz), VialTweeterillä tai ultraäänireaktorilla CupHorn – jäähauteessa. Tällaisen ultraäänihoidon kesto kestää noin 5 – 15 minuuttia. Toinen menetelmä pienten unilamellaaristen vesikkelien tuottamiseksi on monilamellimaisten vesikkelien liposomien sonikaatio.
(2010) raportoi transferosomien saamisesta sonikoimalla MLV: itä huoneenlämpötilassa.
Hielscher Ultrasonics tarjoaa erilaisia ultraäänilaitteita, sonotrodeja ja lisävarusteita ja voi siten tarjota sopivimman ultraääniasetuksen erittäin tehokkaaseen liposomin kapselointiin missä tahansa mittakaavassa.
Vaikuttavien aineiden ultraäänikapselointi liposomeihin
Liposomit toimivat aktiivisten aineosien, kuten vitamiinien, terapeuttisten molekyylien, peptidien jne., Kantajina. Ultraääni on tehokas työkalu liposomien valmistamiseksi ja muodostamiseksi aktiivisten aineiden vangitsemiseksi. Samanaikaisesti sonikaatio auttaa kapselointi- ja tarttumisprosessia niin, että tuotetaan liposomeja, joilla on suuri aktiivisten ainesosien kuormitus. Ennen kapselointia liposomit pyrkivät muodostamaan klustereita fosfolipidipolaaristen päiden pintavarauksen ja varauksen vuorovaikutuksen vuoksi (vrt. Míckova et al. 2008), lisäksi ne on avattava. (2003) kuvaavat esimerkiksi biotiinijauheen kapselointia liposomeihin ultraäänellä. Koska biotiinijauhe lisättiin vesikkelisuspensioliuokseen, liuos on sonikoitu. Tämän käsittelyn jälkeen biotiini juuttui liposomeihin.

1kW ultraääniprosessori UIP1000hdT liposomien jatkuvaan inline-tuotantoon
Liposomaaliset emulsiot ultraäänellä
Kosteuttavien tai ikääntymistä estävien cremien, voiteiden, geelien ja muiden kosmeseuttisten formulaatioiden hoitavan vaikutuksen parantamiseksi liposomaalisiin dispersioihin lisätään emulgointiainetta suurempien lipidimäärien stabiloimiseksi. Mutta tutkimukset olivat osoittaneet, että liposomien kyky on yleensä rajallinen. Emulgointiaineita lisäämällä tämä vaikutus ilmenee aikaisemmin ja lisäemulgointiaineet heikentävät fosfatidyylikoliinin esteaffiniteettia. Nanohiukkaset – koostuu fosfatidyylikoliinista ja lipideistä - ovat vastaus tähän ongelmaan. Nämä nanohiukkaset muodostuvat öljypisarasta, jota peittää fosfatidyylikoliinin yksikerros. Nanohiukkasten käyttö mahdollistaa formulaatiot, jotka kykenevät absorboimaan enemmän lipidejä ja pysymään stabiileina, joten lisäemulgointiaineita ei tarvita.
Ultrasonication on todistettu menetelmä nanoemulsioiden ja nanodispersioiden tuottamiseksi. Erittäin intensiivinen ultraääni tuottaa tehon, joka tarvitaan nestefaasin (dispergoidun faasin) hajottamiseen pieniin pisaroihin toisessa vaiheessa (jatkuva vaihe). Dispergointivyöhykkeellä luhistuvat kavitaatiokuplat aiheuttavat voimakkaita iskuaaltoja ympäröivässä nesteessä ja johtavat nestemäisten suihkujen muodostumiseen, joilla on suuri nestenopeus. Dispergointifaasin äskettäin muodostuneiden pisaroiden stabiloimiseksi koalesenssia vastaan emulsioon lisätään emulgointiaineita (pinta-aktiivisia aineita, pinta-aktiivisia aineita) ja stabilointiaineita. Koska pisaroiden yhteensulautuminen häiriön jälkeen vaikuttaa lopulliseen pisarakokojakaumaan, käytetään tehokkaasti stabiloivia emulgointiaineita pitämään lopullinen pisarakokojakauma tasolla, joka on yhtä suuri kuin jakauma välittömästi pisaran häiriön jälkeen ultraäänidispergointivyöhykkeellä.
Liposomaaliset dispersiot ultraäänellä
Liposomaaliset dispersiot, jotka perustuvat tyydyttymättömään fosfatidyyliklooriin, eivät ole stabiileja hapettumista vastaan. Dispersion stabilointi voidaan saavuttaa antioksidanteilla, kuten C- ja E-vitamiinikompleksilla.
(2002) saavutti tutkimuksessaan Anethum graveolens eteerisen öljyn ultraäänivalmistuksesta liposomeissa hyviä tuloksia. Sonikoinnin jälkeen liposomien ulottuvuus oli välillä 70-150 nm ja MLV: n välillä 230-475 nm; nämä arvot olivat suunnilleen vakioita myös 2 kuukauden kuluttua, mutta lakkasivat 12 kuukauden kuluttua, erityisesti SUV-dispersiossa (ks. histogrammit alla). Stabiilisuusmittaus, joka koski eteerisen öljyn hävikkiä ja kokojakaumaa, osoitti myös, että liposomaaliset dispersiot säilyttivät haihtuvan öljyn pitoisuuden. Tämä viittaa siihen, että eteerisen öljyn juuttuminen liposomeihin lisäsi öljyn stabiilisuutta.

(2009): MLV- ja maastoautojen hajontojen vakaus 1 vuoden kuluttua. Liposomaalisia formulaatioita säilytettiin 4±1 ºC: ssa.
Hielscherin ultraääniprosessorit ovat ihanteellisia laitteita kosmetiikka- ja lääketeollisuuden sovelluksiin. Järjestelmät, jotka koostuvat useista ultraääniprosessoreista, joista kukin on enintään 16 000 wattia, tarjoavat kapasiteetin, jota tarvitaan tämän laboratoriosovelluksen kääntämiseksi tehokkaaksi tuotantomenetelmäksi hienojakoisten emulsioiden saamiseksi jatkuvassa virtauksessa tai erässä – saavuttaa tuloksia, jotka ovat verrattavissa nykypäivän parhaisiin saatavilla oleviin korkeapainehomogenisaattoreihin, kuten aukkoventtiileihin. Tämän jatkuvan emulgoinnin korkean tehokkuuden lisäksi Hielscherin ultraäänilaitteet vaativat erittäin vähän huoltoa ja ovat erittäin helppokäyttöisiä ja puhdistettavia. Ultraääni todella tukee puhdistusta ja huuhtelua. Ultraääniteho on säädettävissä ja se voidaan mukauttaa tiettyihin tuotteisiin ja emulgointivaatimuksiin. Saatavilla on myös erityisiä virtauskennoreaktoreita, jotka täyttävät edistyneet CIP- (clean-in-place) ja SIP (sterilointi-in-place) -vaatimukset.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
---|---|---|
1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
15-150L | 3 - 15L / min | UIP6000hdT |
n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Usein kysyttyjä kysymyksiä liposomeista
Millaisia liposomeja erotellaan?
Liposomit luokitellaan eri tyyppeihin niiden koon ja niiden sisältämien kaksikerrosten lukumäärän perusteella. Näitä luokkia ovat:
- Pienet Unilamellar vesikkelit (maastoauto): Nämä ovat pienimmät liposomit, joissa on yksi lipidikaksikerros.
- Suuret Unilamellaariset vesikkelit (LUV): Maastoautoja suuremmissa malleissa on myös yksi kaksikerroksinen.
- Multilamellaariset vesikkelit (MLV): Nämä sisältävät useita samankeskisiä kaksikerroksisia kerroksia.
- Multivesikulaariset vesikkelit (MVV): Nämä koostuvat useista pienemmistä vesikkeleistä suuremman vesikkelin sisällä.
Muita erikoistyyppejä ovat:
- PEGyloidut liposomit: Liposomit, jotka on modifioitu polyetyleeniglykolilla (PEG) stabiilisuuden ja kiertoajan parantamiseksi.
- Nanoliposomit: Hyvin pienet liposomit, joita käytetään tyypillisesti kohdennettuun lääkkeen annosteluun.
Mitä vesikkelirakenteita liposomeilla voi olla?
Liposomit luokitellaan edelleen niiden vesikkelirakenteen perusteella seitsemään päätyyppiin:
- Multilamellaariset suuret vesikkelit (MLV): Sisältää useita kaksikerroksisia.
- Oligolamellaariset vesikkelit (OLV): Pidä muutama kaksikerroksinen.
- Pienet Unilamellar vesikkelit (maastoauto): Pienin yhdellä kaksikerroksisella.
- Keskikokoiset unilamellaariset vesikkelit (MUV): Keskikokoinen yhdellä kaksikerroksisella.
- Suuret Unilamellaariset vesikkelit (LUV): Suurempi yhdellä kaksikerroksisella.
- Jättimäiset Unilamellaariset vesikkelit (GUV): Erittäin suuri yhdellä kaksikerroksisella.
- Multivesikulaariset vesikkelit (MVV): Useita vesikkeleitä yhdessä suuressa vesikkelissä.
Mitkä ovat erot liposomien ja niosomien välillä?
Liposomit ja niosomit eroavat pääasiassa koostumuksestaan:
Liposomit: Valmistettu kaksiketjuisista fosfolipideistä, jotka voivat olla joko neutraaleja tai varautuneita.
Niosomit: Valmistettu lataamattomista yksiketjuisista pinta-aktiivisista aineista ja kolesterolista.
Molemmat rakenteet muodostuvat sonikaatiolla, mikä edistää kaksikerroksisten vesikkelien kokoamista.
Mikä on liposomin ihanteellinen koko?
Terapeuttista annostelua varten liposomin ihanteellinen koko on teoreettisesti halkaisijaltaan 50-200 nanometriä. Tämä kokoalue optimoi stabiilisuuden ja biologisen hyötyosuuden. Sonikaatiota käytetään yleisesti vesikkelin pienentämiseen haluttuun kokoon.
Voivatko liposomit kuljettaa hydrofiilisiä lääkkeitä?
Kyllä, liposomit voivat kuljettaa hydrofiilisiä lääkkeitä. Niitä arvostetaan biolääketieteellisissä sovelluksissa niiden kyvystä kapseloida sekä hydrofobisia että hydrofiilisiä aineita. Lisäksi ne tarjoavat korkean bioyhteensopivuuden ja biohajoavuuden, mikä tekee niistä tehokkaita jakelujärjestelmiä.
Kuinka tehdä liposomeja?
Yleisimmät liposomin valmistustekniikat ovat ohutkalvomenetelmä ja käänteisfaasihaihdutusmenetelmä.
Ohutkalvon hydratointimenetelmä:
- Liuotetaan lipidit orgaaniseen liuottimeen.
- Haihdutetaan liuotin ohuen lipidikalvon muodostamiseksi.
- Hydratoi kalvo vesiliuoksella käyttäen sonikaatiota multilamellaaristen rakkuloiden muodostamiseksi.
Käänteisfaasihaihdutusmenetelmä:
- Liuotetaan lipidit veteen ja etanoliin.
- Sonikoidaan liuosta 60 ° C: ssa noin 10 minuutin ajan lipidipastan muodostamiseksi.
- Jäähdytä lipidilietate ja lisää vettä tai puskuria tipoittain samalla sekoittaen.
- Hydratoi suspensiota 1 tunnin ajan multilamellaaristen rakkuloiden muodostamiseksi.
- Pienennä liposomin kokoa edelleen sonikaatiolla.
Mitä ovat arkeosomit?
Arkeosomit ovat arkeaalisista lipideistä valmistettuja liposomeja, jotka tunnetaan vakaudestaan ja kestävyydestään äärimmäisissä olosuhteissa. Nämä ominaisuudet tekevät arkeosomeista erityisen hyödyllisiä lääkkeiden toimittamisessa ja rokotteiden kehittämisessä haastavissa ympäristöissä.
Miten arkeosomit valmistetaan?
Sonikaatiomenettely Pisen (2022) mukaan: Arkeosomit voidaan valmistaa polaarisesta lipidifraktiosta “PLF” Sulfolobussolfataricuksesta sonikaatiolla 60 ° C: ssa ilman ulkoista lipiditäydennystä. 0 ° C: ssa Sulfolobusacidocaldariuksen polaariset lipidit sonikoitiin tehokkaasti arkeosomien muodostamiseksi. BMD-kuormitetut arkeosomit ja tavanomaiset liposomit sekä Archaea H. salinarum -bakteerista eristetyt ja fosfatidyylikoliinilla rikastetut arkeaaliset lipidit valmistettiin sonikaatiotekniikoilla. Sonikoidut vesikkelit luotiin paikalliseen toimitukseen sonikoimalla MLV-dispersioita 80 prosentin amplitudilla 4 minuutin ajan Hielscher UP50H -koettimen tyyppisellä sonikaattorilla (katso kuva vasemmalla).
Kirjallisuus/viitteet
- 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.

Liposomaalinen C-vitamiinisuspensio, joka sisältää Hielscherin ultraäänilaite UP200Ht.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.