Production par ultrasons d’acides gras oméga-3 liposomaux

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

Acides gras oméga-3 liposomaux

Les acides gras oméga-3, tels que l’acide eicosapentaénoïque (EPA) et l’acide docosahexaénoïque (DHA), jouent un rôle essentiel dans le bon déroulement 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 coquillages et crustacés. Comme tout le monde ne consomme pas les deux portions de poisson par semaine recommandées, l’huile de poisson est souvent utilisée sous forme de compléments alimentaires. En outre, les acides gras oméga-3 tels que l’EPA et le DHA sont utilisés comme agents thérapeutiques pour traiter les maladies cardiovasculaires et cérébrales, ainsi que dans le traitement du cancer. Pour 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 des liposomes

L’encapsulation par ultrasons est une technique de préparation fiable permettant de former des liposomes à forte charge en substances actives. La nanoémulsification par ultrasons perturbe les bicouches phospholipidiques et apporte de l’énergie pour favoriser l’assemblage de vésicules amphiphiles de forme sphérique, appelées liposomes.
La sonication permet de contrôler la taille des liposomes pendant le processus de préparation par ultrasons : la taille des liposomes diminue à mesure que l’énergie ultrasonore augmente. Les liposomes plus petits offrent une meilleure bioaccessibilité et peuvent transporter les molécules d’acides gras vers les sites cibles avec un taux de réussite plus élevé, car leur taille réduite facilite leur passage à travers les membranes cellulaires.
Les liposomes sont connus comme des vecteurs de médicaments efficaces, qui peuvent être chargés de substances lipophiles aussi bien qu’hydrophiles grâce à la structure amphiphile de leurs bicouches. Un autre avantage des liposomes est la possibilité de les modifier chimiquement en incorporant des polymères liés à des lipides dans la formulation, de manière à améliorer l’absorption des molécules encapsulées par le tissu ciblé et à prolonger la libération du médicament et, par conséquent, sa demi-vie. L’encapsulation liposomale protège également les composés bioactifs contre la dégradation oxydative, ce qui constitue 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 par ultrasons du DHA et de l’EPA à l’aide du sonicateur à sonde UP200S permettait d’obtenir une efficacité d’encapsulation (%EE) supérieure, avec 56,9 ± 5,2% pour le DHA et 38,6 ± 1,8% pour l’EPA. La %EE du DHA et de l’EPA dans les liposomes augmentait significativement avec la sonication (p inférieur à 0,05 ; valeurs statistiquement significatives).

Liposomes préparés par ultrasons et chargés en acides gras DHA et EPA.
Étude et image : Hadian et al. 2014

Comparaison de l’efficacité : encapsulation par ultrasons et extrusion de liposomes

La comparaison de l’encapsulation par ultrasons à sonde avec la sonication en bain et la technique d’extrusion montre que la sonication à sonde permet une meilleure formation des liposomes.
Hadia et al. (2014) ont comparé la sonication à sonde (UP200S), la sonication en bain et l’extrusion comme techniques de préparation de liposomes d’huile de poisson riche en oméga-3. Les liposomes préparés par sonication à sonde étaient de forme sphérique et conservaient une grande intégrité structurelle. L’étude a conclu que la sonication à sonde de liposomes préformés facilite la préparation de liposomes fortement chargés en DHA et en EPA. La sonication à sonde a permis d’encapsuler les acides gras oméga-3 DHA et EPA dans la membrane nanoliposomale. L’encapsulation rend les acides gras oméga-3 hautement biodisponibles et les protège contre la dégradation oxydative.

Facteurs importants pour des liposomes de haute qualité

Après la préparation des liposomes, la stabilisation et le stockage des formulations liposomales jouent un rôle crucial pour obtenir une formulation de vecteur stable à long terme et hautement efficace.
Les facteurs critiques qui influencent la stabilité des liposomes comprennent le pH, la température de stockage et les matériaux des récipients de stockage.
Pour une formulation finie, un pH d’environ 6,5 est considéré comme idéal, car à pH 6,5, la vitesse d’hydrolyse des lipides est réduite à son minimum.
Comme les liposomes peuvent s’oxyder et perdre leur charge en substances encapsulées, une température de stockage d’environ 2–8 °C est recommandée. Les liposomes chargés ne doivent pas être soumis à des conditions de congélation et de décongélation, car le stress de congélation–décongélation favorise la fuite des composés bioactifs encapsulés.
Les récipients de stockage et leurs systèmes de fermeture doivent être soigneusement sélectionnés, car les liposomes ne sont pas compatibles avec certains matériaux plastiques. Pour prévenir la dégradation des liposomes, les suspensions liposomales injectables doivent être conservées dans des ampoules en verre plutôt que dans des flacons d’injection munis de bouchons. La compatibilité avec les bouchons en élastomère des flacons d’injection doit être testée. Pour éviter la photooxydation des composants lipidiques, il est très important de les conserver à l’abri de la lumière, par exemple dans une bouteille en verre foncé placée dans un endroit sombre. Pour les formulations liposomales destinées à la perfusion, la compatibilité des suspensions liposomales avec les tubulures intraveineuses, fabriquées en plastique synthétique, doit être assurée. Les conditions de stockage et la compatibilité des matériaux doivent être précisées sur l’étiquette de la formulation liposomale. [cf. Kulkarni and Shaw, 2016]

Après la formation d’un film lipidique et sa réhydratation ultérieure, la sonication est utilisée pour favoriser l’encapsulation des principes actifs dans le liposome. De plus, la sonication permet d’obtenir la taille de liposome souhaitée.

Sonicateurs haute performance pour les formulations liposomales

Les sonicateurs Hielscher sont des appareils fiables utilisés dans la production pharmaceutique et la fabrication de compléments alimentaires pour formuler des liposomes de haute qualité chargés en acides gras, vitamines, antioxydants, peptides, polyphénols et autres composés bioactifs. Pour répondre aux besoins de ses clients, Hielscher propose des sonicateurs allant de l’homogénéisateur de laboratoire compact à ultrasons, tenu à la main, et des sonicateurs de paillasse jusqu’aux systèmes à ultrasons entièrement industriels destinés à la production de grands volumes de formulations liposomales. La formulation de liposomes par ultrasons peut être réalisée par lots ou selon un procédé continu en ligne. Une large gamme de sonotrodes ultrasonores (sondes) et de cuves de réacteur est disponible pour assurer une configuration optimale de votre production de liposomes. La robustesse des sonicateurs Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos sonicateurs :