Technologie des ultrasons Hielscher

Production par ultrasons d'acides gras oméga-3 liposomiques

Les nanoliposomes sont des vecteurs de médicaments très efficaces utilisés pour améliorer la biodisponibilité des composés bioactifs tels que les acides gras oméga-2, les vitamines et d'autres substances. L'encapsulation ultrasonique des composés bioactifs est une technique simple et rapide pour préparer des nanoliposomes à forte charge médicamenteuse. L'encapsulation des ultrasons dans les liposomes améliore la stabilité et la biodisponibilité des composés.

Acides gras oméga-3 liposomiques

Les acides gras oméga-3 tels que l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA) jouent un rôle essentiel pour le bon fonctionnement de nombreuses réactions biochimiques vitales dans le corps humain. L'EPA et le DHA se trouvent principalement dans les poissons d'eau froide, le foie de morue et les crustacés. Comme tout le monde ne consomme pas les deux portions de poisson recommandées par semaine, l'huile de poisson est souvent utilisée sous forme de compléments alimentaires. De plus, les acides gras oméga-3 tels que l'EPA et le DHA sont utilisés comme médicaments pour traiter les maladies cardiovasculaires et cérébrales ainsi que dans le traitement du cancer. Afin d'améliorer la biodisponibilité et le taux d'absorption, l'encapsulation par ultrasons dans des liposomes est une technique largement utilisée avec succès.

Encapsulation par ultrasons des acides gras oméga-3 dans les liposomes

L'encapsulation par ultrasons est une technique de préparation fiable pour former des liposomes avec une charge élevée de substances actives. La nano-émulsification ultrasonique perturbe les bicouches de phospholipides et introduit de l'énergie pour favoriser l'assemblage de vésicules amphiphiles de forme sphérique, appelées liposomes.
Les ultrasons permettent de contrôler la taille des liposomes lors du processus de préparation par ultrasons : La taille des liposomes diminue avec l'augmentation de l'énergie des ultrasons. Les liposomes plus petits offrent une plus grande bioaccessibilité et peuvent transporter les molécules d'acide gras avec un taux de réussite plus élevé vers les sites cibles puisque la taille plus petite facilite la perméabilité à travers les membranes cellulaires.
Les liposomes sont connus comme de puissants vecteurs de médicaments, qui peuvent être chargés de substances lipophiles aussi bien qu'hydrophiles en raison de la structure amphiphile de leurs bicouches. Un autre avantage des liposomes est la capacité de modifier chimiquement les liposomes en incluant des polymères liés aux lipides dans la formulation, de sorte que l'absorption des molécules piégées dans les tissus ciblés est améliorée et que la libération du médicament et donc sa demi-vie sont prolongées. L'encapsulation liposomale protège les composés bioactifs également contre la dégradation oxydative, ce qui est un facteur important pour les acides gras polyinsaturés tels que l'EPA et le DHA, qui sont sujets à l'oxydation.
Hadia et al. (2014) ont constaté que l'encapsulation ultrasonique du DHA et de l'EPA à l'aide de l'ultrasonateur de type sonde UP200S gave superior encapsulation efficiency (%EE) with 56.9 ± 5.2% for DHA and 38.6 ± 1.8% for EPA. The %EE for DHA and EPA of liposomes increased significantly using ultrasonication (P valeur inférieure à 0,05 ; valeurs statistiquement significatives).

UP400St pour la préparation d'huiles liposomales C60

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L'ultrason est la technique privilégiée pour former des liposomes avec une charge élevée de composés bioactifs.

Liposomes préparés par ultrasons et chargés d'acides gras DHA et EPA.
Étudier et photographier : Hadian et al. 2014

Comparaison de l'efficacité : Encapsulation ultrasonique vs extrusion de liposomes

Si l'on compare l'encapsulation par sonde ultrasonore à la sonication en bain et à la technique d'extrusion, on obtient une formation supérieure de liposomes grâce à la sonication par sonde.
Hadia et ses collaborateurs (2014) ont comparé la sonication par sonde (UP200S), la sonication en bain et l'extrusion sont autant de techniques permettant de préparer des liposomes d'huile de poisson oméga-3. Les liposomes préparés par sonication à la sonde étaient de forme sphérique et conservaient une grande intégrité structurelle. L'étude a conclu que la sonication par sonde de liposomes préformés facilite la préparation de liposomes DHA et EPA hautement chargés. Par sonication de type sonde, les acides gras oméga-3 DHA et EPA ont été encapsulés dans la membrane nanoliposomique. L'encapsulation rend les acides gras oméga-3 hautement biodisponibles et les préserve de la dégradation oxydative.

Facteurs importants pour des liposomes de haute qualité

Après la préparation des liposomes, la stabilisation et le stockage des formulations liposomiques jouent un rôle crucial pour obtenir une formulation de support stable à long terme et très puissante.
Les facteurs critiques qui affectent la stabilité des liposomes comprennent la valeur du pH, la température de stockage et les matériaux des conteneurs de stockage.
Pour une formulation finie, la valeur du pH d'environ 6,5 est considérée comme idéale, car à pH 6,5, l'hydrolyse des lipides est réduite à son taux le plus bas.
Comme les liposomes peuvent s'oxyder et perdre leur charge de substance piégée, une température de stockage d'environ 2 à 8 °C est recommandée. Les liposomes chargés ne doivent pas être soumis à des conditions de gel et de dégel, car le stress du gel-dégel favorise la fuite des composés bioactifs encapsulés.
Les récipients de stockage et leurs fermetures doivent être choisis avec soin, car les liposomes ne sont pas compatibles avec certaines matières plastiques. Pour éviter la dégradation des liposomes, les suspensions de liposomes injectables doivent être stockées dans des ampoules de verre plutôt que dans des flacons d'injection bouchés. La compatibilité avec les bouchons en élastomère des flacons d'injection doit être testée. Pour éviter la photo-oxydation des composites lipidiques, il est très important de les stocker à l'abri de la lumière, par exemple en utilisant un flacon en verre foncé et en les conservant dans un endroit sombre. Pour les formulations de liposomes infusibles, la compatibilité des suspensions de liposomes avec les tubes intraveineux (en plastique synthétique) doit être assurée. Le stockage et la compatibilité des matériaux doivent être spécifiés sur l'étiquette de la formulation de liposomes. [cf. Kulkarni et Shaw, 2016]

Ultrasons à haute performance pour les formulations liposomiques

Les systèmes de 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 d'acides gras, de vitamines, d'antioxydants, de peptides, de polyphénols et d'autres composés bioactifs. Pour répondre aux demandes de ses clients, Hielscher fournit des ultrasonateurs allant de l'homogénéisateur de laboratoire compact et portable et des ultarsonateurs de table à des systèmes ultrasoniques entièrement industriels pour la production de volumes élevés de formulations liposomiques. Les formulations de liposomes par ultrasons peuvent être traitées par lots ou en continu en ligne. Une large gamme de sonotrodes ultrasoniques (sondes) et de réacteurs est disponible pour assurer une installation 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 tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Hielscher Ultrasons fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques haute performance pour la dispersion, l'émulsification et l'extraction cellulaire.

Homogénéisateurs ultrasoniques de haute puissance de laboratoires à pilote et Industriel échelle.

Littérature / Références



Qu'il faut savoir

Que sont les liposomes ?

Un liposome est une vésicule sphérique ayant au moins une bicouche lipidique. Les liposomes sont connus pour être d'excellents vecteurs de médicaments et sont utilisés comme véhicule pour administrer des nutriments, des suppléments et des médicaments pharmaceutiques dans le tissu ciblé.
Les liposomes sont généralement fabriqués à partir de phospholipides, en particulier la phosphatidylcholine, mais ils peuvent également contenir d'autres lipides, comme la phosphatidyléthanolamine des œufs, à condition qu'ils soient compatibles avec la structure de la bicouche lipidique.
Un liposome est constitué d'un noyau aqueux, entouré d'une membrane hydrophobe, sous la forme d'une bicouche lipidique ; les solutés hydrophiles dissous dans le noyau sont piégés et ne peuvent pas passer facilement à travers la bicouche. Les molécules hydrophobes peuvent être stockées dans la bicouche. Un liposome peut donc être chargé de molécules hydrophobes et/ou hydrophiles. Pour acheminer les molécules vers un site cible, la bicouche lipidique peut fusionner avec d'autres bicouches telles que la membrane cellulaire, ce qui permet d'acheminer les substances encapsulées dans le liposome vers les cellules.
Comme le flux sanguin des mammifères est à base d'eau, les liposomes transportent efficacement la substance hydrophobe à travers le corps vers les cellules ciblées. Les liposomes sont donc utilisés pour augmenter la biodisponibilité des molécules insolubles dans l'eau (par exemple la CBD, la curcumine, les molécules médicamenteuses).
Les liposomes sont préparés avec succès par nano-émulsification et encapsulation ultrasoniques.

La structure d'un liposome

Structure d'un liposome : Noyau aqueux et bicouche phospholipidique avec des têtes hydrophiles et des queues hydrophobes/lipophiles.

Acides gras oméga-3

Les acides gras oméga-3 (ω-3) et oméga-6 (ω-6) sont tous deux des acides gras polyinsaturés (AGPI) et contribuent à de nombreuses fonctions dans le corps humain. Les acides gras oméga-3, en particulier, sont connus pour leurs propriétés anti-inflammatoires et favorables à la santé.
L'acide eicosapentaénoïque ou EPA (20:5n-3) agit comme un précurseur de la prostaglandine 3 (qui inhibe l'agrégation plaquettaire), de la thromboxane-3 et de la leucotriène 5 et joue un rôle crucial pour la santé cardiovasculaire et cérébrale.
L'acide docosahexaénoïque ou DHA (22:6n-3) est un composant structurel majeur du système nerveux central des mammifères. Le DHA est l'acide gras oméga-3 le plus abondant dans le cerveau et la rétine. Ces deux organes, le cerveau et la rétine, dépendent de l'apport alimentaire en DHA pour fonctionner correctement. Le DHA soutient un large éventail de membranes cellulaires et de propriétés de signalisation cellulaire, en particulier dans la matière grise du cerveau ainsi que dans les segments extérieurs des cellules photoréceptrices de la rétine, qui sont riches en membranes.

Sources alimentaires d'acides gras oméga-3

Certaines des sources alimentaires de ω-3 sont des poissons (par exemple des poissons d'eau froide comme le saumon, les sardines, le maquereau), de l'huile de foie de morue, des crustacés, du caviar, des algues marines, de l'huile d'algues marines, des graines de lin (lin), des graines de chanvre, des graines de chia et des noix.
Le régime alimentaire occidental standard comprend généralement de grandes quantités d'acides gras oméga-6 (ω-6), puisque des aliments comme les céréales, les huiles végétales de graines, la volaille et les œufs sont riches en lipides oméga-6. En revanche, les acides gras oméga-3 (ω-3), que l'on trouve principalement dans les poissons d'eau froide, sont consommés en quantités nettement plus faibles, de sorte que le rapport oméga-3:oméga-6 est souvent complètement déséquilibré.
Par conséquent, l'utilisation de compléments alimentaires oméga-3 est souvent recommandée par les médecins et les praticiens de la santé.

Acides gras essentiels

Les acides gras essentiels (AGE) sont des acides gras que les humains et les animaux doivent ingérer par l'alimentation car le corps en a besoin pour son bon fonctionnement vital, mais ne peut pas les synthétiser. En général, les acides gras essentiels et leurs dérivés sont essentiels pour le cerveau et le système nerveux, représentant 15 à 30 % du poids sec du cerveau. On distingue les acides gras essentiels en acides gras saturés, insaturés et polyinsaturés. Pour l'homme, seuls deux acides gras sont connus pour être essentiels, à savoir l'acide alpha-linolénique, qui est un acide gras oméga-3, et l'acide linoléique, qui est un acide gras oméga-6. Il existe d'autres acides gras, qui peuvent être classés comme “conditionnellement essentiel”L'acide docosahexaénoïque, qui est un acide gras oméga-3, et l'acide gamma-linolénique, un acide gras oméga-6, en sont des exemples.