Molécules bioactives encapsulées dans les liposomes par ultrasons

Les ultrasons sont bien connus pour leur grande efficacité dans la préparation des formulations liposomiques. Les formulations de liposomes typiques encapsulent la vitamine C, le CBD, la curcumine, la quercitine, l'astaxanthine, les peptides et de nombreux autres composés bioactifs par ultrasons. L'encapsulation ultrasonique des liposomes est une technique simple, rapide et efficace qui permet de produire des vésicules stables et très chargées. Les nutriments encapsulés par ultrasons excellent avec une biodisponibilité supérieure.

Que sont les liposomes et quels sont leurs avantages ?

Les liposomes sont des vésicules constituées d'un noyau aqueux enfermé dans une ou plusieurs bicouches de phospholipides. Comme les liposomes ont un noyau aqueux entouré d'une couche lipidique et une enveloppe extérieure hydrophile, les liposomes sont hydrosolubles et peuvent transporter des composés hydrosolubles et liposolubles dans les compartiments respectifs de la vésicule. Cela fait des liposomes un système d'administration très efficace pour les molécules thérapeutiquement actives. Les liposomes sont formés par la rupture des membranes biologiques, un processus qui est favorisé et intensifié par les ultrasons. Les liposomes sont le plus souvent composés de phospholipides, en particulier la phosphatidylcholine, mais peuvent également inclure d'autres lipides, comme la phosphatidyléthanolamine de l'œuf, à condition qu'ils soient compatibles avec la structure de la bicouche lipidique. Les liposomes se forment spontanément lorsque les phospholipides sont hydratés. Dans la première étape – la phase d'hydratation – La sonication est utilisée pour nano-émulsifier les lipides et la phase aqueuse afin de favoriser la formation de vésicules multilamellaires (MLV) fortement chargées. Par la suite, la sonification peut être utilisée pour réduire la taille des liposomes si nécessaire. Pour obtenir une taille de vésicule plus petite, la sonication est appliquée pour disperser et réduire la taille des liposomes à de grandes vésicules uni-lamellaires (VUL) ou de petites vésicules uni-lamellaires (VU) mono-dispersées.
La technique ultrasonique de formation des liposomes et de réduction de la taille des liposomes est fiable, rapide, efficace, facile et sûre. Les liposomes produits présentent une charge élevée de substances bioactives, une grande stabilité et une biodisponibilité supérieure.

Pourquoi les bains de nettoyage par ultrasons ne sont-ils pas capables de produire des liposomes de haute qualité ?

La production de liposomes nécessite un dispositif à ultrasons capable de fournir suffisamment d'énergie pour créer des particules uniformes de la taille d'un nanomètre. Les liposomes faits maison à l'aide d'un nettoyeur de bijoux à ultrasons sont généralement inefficaces car les liposomes préparés ne présentent pas la taille nanométrique nécessaire et n'encapsulent pas les nutriments bioactifs de manière efficace et stable à long terme. Afin de préparer des liposomes de haute qualité, un ultrasonateur à sonde est la technologie privilégiée car la sonde (sonotrode) peut transmettre dans le milieu l'énergie acoustique intense nécessaire à la formation de liposomes efficaces très chargés. En général, les liposomes produits avec une sonde ultrasonique ont une distribution granulométrique de 100-500 nm, ce qui est optimal pour les charges élevées et une biodisponibilité supérieure.
L'utilisation d'un réacteur cellulaire à flux ultrasonique permet de préparer les liposomes dans un environnement sans oxygène pour empêcher la dégradation oxydative.
Les ultrasonateurs de type sonde fournissent l'énergie nécessaire pour produire des liposomes qui sont :

Molécules encapsulées dans les liposomes avec des ultrasons

La liste ci-dessous donne une indication des substances qui ont déjà été encapsulées avec succès dans des formulations de liposomes en utilisant la voie de préparation par ultrasons.

• les antioxydants tels que le glutathion, la vitamine C, les vitamines B méthylées, le resvératrol, le CoQ10, etc.
• phénoliques : flavonoïdes tels que la fisétine, la quercitine, les proanthocyanidines oligomères (OPC) ; saponines telles que l'astralgaloside ; alcaloïdes
• les minéraux tels que les chélates de magnésium (par exemple, le thréonate de magnésium, l'orotate de magnésium), le zinc, le cuivre, etc.
• les terpènes tels que l'astaxanthine, le limonène, le pinène, l'humulène, le linalol, le bêta-caryophyllène, le phytol, le géraniol, le terpinolène, etc.
• les lipides tels que les acides gras oméga-3 EPA et DHA ; la dipalmitoyl-phosphatidylcholine (DPPC), etc.
• les acides aminés tels que la créatine, la glycine, le 5-HTP (5-hydroxytryptophane), la phénylalanine, la L-théanine, le GABA (acide gamma-aminobutyrique), la taurine, la N-acétylcystéine (NAC), la L-tyrosine, etc.
• les peptides, par exemple l'ocytocine, les peptides de collagène, etc.
• les polysaccharides tels que l'acide hyaluronique, les polisaccharides des champignons, etc.
• les cannabinoïdes tels que la CBD, la CBG, le THC
• les nootropiques, les médicaments intelligents et les stimulateurs cognitifs, qui peuvent comprendre les substances mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres molécules

La formulation liposomale nano-améliorée de molécules bioactives offre un taux d'absorption plus élevé, une biodisponibilité supérieure et peut permettre à des substances de traverser la barrière hémato-encéphalique.
Les systèmes alternatifs d'administration de médicaments à base de lipides sont les nano-émulsions et les transporteurs colloïdaux à base de lipides tels que les nanoparticules lipidiques solides (SLN) et les transporteurs lipidiques nanostructurés (NLC). Toutes ces substances, nano-émulsions, SLN et NLC, peuvent être formées et chargées de manière fiable sous sonication.

Les facteurs qui influencent la qualité des liposomes

Liposome quality is determined by uniformity in particle size and lamellarity, entrapment efficiency (%EE) / encapsulation load, and stability. Preparation method, processing conditions, raw materials, and storage are important factors that contribute to the quality and thereby potency of liposomal formulations. The SEM image left shows the ultrasonically prepared liposomes loaded with DHA and EPA fatty acids using a Hielscher ultrasonicator UP200S (Étudier et photographier : Hadian et al. 2014).
La préparation des liposomes par ultrasons est une technique fiable, qui permet d'obtenir des particules liposomiques de petite taille et uniformes, avec une charge élevée de molécules bioactives. Les paramètres du processus ultrasonore (tels que l'amplitude, l'énergie totale, le temps, la pulsation, la température, la pression) sont exactement ajustables. En tant que technique de traitement non thermique, le principe de fonctionnement de la sonification est basé sur un cisaillement purement mécanique. L'augmentation de la température dans le liquide sonifié s'explique par la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que toute énergie appliquée est finalement convertie en chaleur. Pour maintenir une basse température stable du milieu liposomal, Hielscher Ultrasons fournit des solutions de refroidissement sophistiquées, telles que des bains de glace ainsi que des réacteurs et des cellules d'écoulement avec des gaines de refroidissement. Les résultats de la production de liposomes par ultrasons sont reproductibles, ce qui est important pour un processus standardisé et une qualité de produit élevée et constante.
Les phospholipides de haute qualité, avec un pourcentage élevé de phosphatidylcholine et de phosphatidyléthanolamine, forment une enveloppe liposomique stable qui empêche la fuite des nutriments. Une solide enveloppe de phospholipides protège également les nutriments encapsulés contre la dégradation oxydative et thermique. Il est donc essentiel d'avoir un rapport équilibré entre les phosopholipides, la phase aqueuse et les nutriments encapsulés (molécules bioactives).

Ultrasons haute performance pour la production de liposomes

Les systèmes Hielscher Ultrasons sont des machines fiables utilisées dans la production de produits pharmaceutiques et de compléments alimentaires pour formuler des liposomes de haute qualité chargés de vitamines, d'antioxydants, de flavonoïdes, de peptides, de polyphénols et d'autres composés bioactifs/nutriments. Pour répondre aux demandes de ses clients, Hielscher fournit des ultrasonateurs allant de l'homogénéisateur de laboratoire compact et portable aux systèmes ultrasoniques entièrement industriels pour la production de grands volumes de formulations liposomiques. Les formulations liposomiques par ultrasons peuvent être traitées par lots ou en continu en ligne à l'aide d'un réacteur ultrasonique à flux continu. Une large gamme de sonotrodes ultrasoniques (sondes) et de cuves de réacteur est disponible pour assurer une configuration optimale pour votre production de liposomes. La robustesse de l'équipement ultrasonore de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles.
Le contrôle précis de tous les paramètres importants du processus tels que l'amplitude, la pression, la température et la durée de sonication rend le processus ultrasonore fiable et reproductible. Hielscher Ultrasons sait l'importance d'une qualité de produit élevée et continue et aide les fabricants de compléments alimentaires et de produits thérapeutiques à mettre en œuvre la standardisation des processus et les BPF (bonnes pratiques de fabrication) grâce à un logiciel intelligent et à l'enregistrement automatique des données. Nos homogénéisateurs numériques à ultrasons enregistrent automatiquement tous les paramètres du processus ultrasonore sur une carte SD intégrée. Les écrans tactiles numériques et la télécommande du navigateur permettent de surveiller le processus en continu et de régler les paramètres du processus avec précision chaque fois que cela est nécessaire. Cela facilite considérablement la surveillance du processus et le contrôle de la qualité.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators: