מולקולות ביו-אקטיביות ליפוזומליות עם אולטרסאונד
Ultrasonication ידוע להיות יעיל מאוד בהכנת ניסוחים ליפוזומליים. נוסחאות ליפוזום טיפוסיות עוטפות ויטמין C, CBD, כורכומין, קוורצטין, אסטקסנטין, פפטידים ומניפולד תרכובות ביו-אקטיביות אחרות באמצעות אולטרה-סוניקציה. אנקפסולציית ליפוזומים על-קולית היא טכניקה פשוטה, מהירה ויעילה המאפשרת לייצר שלפוחיות יציבות ועמוסות מאוד. חומרים מזינים עטופים באולטרסאונד מצטיינים בזמינות ביולוגית מעולה.
סקירה כללית: אנקפסולציה ליפוזומית של תרכובות ביו-אקטיביות באמצעות סוניקציה
אנקפסולציה אולטראסונית מציעה שיטה יעילה ביותר וניתנת לשליטה לשילוב תרכובות ביו-אקטיביות בליפוזומים, תוך שיפור היציבות, הזמינות הביולוגית והביצועים התפקודיים שלהם. קוויטציה אקוסטית הנוצרת על ידי אולטראסאונד בעוצמה גבוהה מקדמת הידרציה מהירה של שומנים, הפחתת גודל שלפוחיות ופיזור אחיד, ומאפשרת היווצרות של ליפוזומים קטנים והומוגניים עם התפלגות גודל צרה. טכניקה זו מאפשרת יעילות אנקפסולציה גבוהה עבור תרכובות הידרופיליות וליפופילית כאחד, תוך צמצום הצורך בממסים אורגניים או בתנאי עיבוד קשים. בנוסף, עיבוד אולטראסוני מאפשר שליטה מדויקת בגודל החלקיקים ובשכבות, שהם פרמטרים קריטיים לייעול שחרור מבוקר, ספיגה תאית ויציבות לטווח ארוך של חומרים ביו-אקטיביים רגישים ביישומים פרמצבטיים, תזונתיים וקוסמטיים.
מהם ליפוזומים ומה היתרונות שלהם?
ליפוזומים הם שלפוחיות המורכבות מליבה מימית הסגורה בדו-שכבות פוספוליפידיות אחת או יותר. מאחר שליפוזומים יש ליבה מימית המוקפת בשכבת שומנים ובמעטפת חיצונית הידרופילית, ליפוזומים מסיסים במים ויכולים להעביר תרכובות מסיסות במים ובשומן בתאים המתאימים של השלפוחית. זה הופך את הליפוזומים למערכת העברה יעילה ביותר עבור מולקולות פעילות טיפולית. ליפוזומים נוצרים על ידי שיבוש הממברנות הביולוגיות, תהליך אשר מקודם ומועצם על ידי אולטרה-סוניקציה. 
ליפוזומים מורכבים לרוב מפוספוליפידים, במיוחד פוספטידילכולין, אך עשויים לכלול גם שומנים אחרים, כגון פוספטידיל-אתנולמין ביצה, כל עוד הם תואמים למבנה הדו-שכבתי השומנים. ליפוזומים נוצרים באופן ספונטני כאשר פוספוליפידים רוויים במים. בשלב הראשון – שלב ההידרציה – סוניקציה משמשת לננו-תחליב של השומנים והפאזה המימית על מנת לקדם היווצרות של שלפוחיות רב-למלריות (MLVs) בעלות עומס גבוה. לאחר מכן, ניתן להשתמש בסוניפיקציה כדי להקטין את גודל הליפוזום במידת הצורך. כדי לקבל גודל שלפוחית קטן יותר, סוניקציה מוחלת כדי לפזר ולהקטין את גודל הליפוזום לשלפוחיות חד-למלריות גדולות מפוזרות חד-פזורות (LUVs) או שלפוחיות חד-למלריות קטנות (SUV).
הטכניקה האולטרסונית של היווצרות ליפוזומים והקטנת גודל ליפוזומלית היא אמינה, מהירה, יעילה, קלה ובטוחה. הליפוזומים המיוצרים מראים עומס גבוה של חומרים ביו-אקטיביים, יציבות גבוהה וזמינות ביולוגית מעולה.
UP400St, הומוגנייזר קולי רב עוצמה של 400 וואט, לייצור ננו-ליפוזומים.
מדוע אמבטיות ניקוי אולטראסוניות אינן מסוגלות לייצר ליפוזומים באיכות גבוהה?
ייצור ליפוזומים דורש מכשיר על-קולי שיכול לספק מספיק אנרגיה כדי ליצור חלקיקים אחידים בגודל ננומטרי. ליפוזומים ביתיים המשתמשים בחומר ניקוי תכשיטים על-קולי בדרך כלל אינם יעילים מכיוון שהליפוזומים שהוכנו אינם מציגים את גודל הננו הדרוש ואינם מתמצתים את החומרים המזינים הביו-אקטיביים בצורה יעילה ויציבה לטווח ארוך. על מנת להכין ליפוזומים באיכות גבוהה, אולטרסאונד מסוג בדיקה הוא הטכנולוגיה המועדפת מכיוון שהגשושית (סונוטרודה) יכולה להעביר את האנרגיה האקוסטית האינטנסיבית הדרושה ליצירת ליפוזומים יעילים בעלי עומס גבוה לתוך המדיום. באופן כללי, ליפוזומים המיוצרים עם בדיקה קולית יש התפלגות גודל חלקיקים של 100-500nm, שהוא אופטימלי עבור עומסים גבוהים וזמינות ביולוגית מעולה.
השימוש בכור תאי זרימה קולי מאפשר להכין את הליפוזומים בסביבה נטולת חמצן כדי למנוע התפרקות חמצונית.
אולטרסוניקטים מסוג בדיקה מספקים את האנרגיה הדרושה לייצור ליפוזומים באיכות גבוהה, שהם:
- עשיר מאוד בחומרים ביו-אקטיביים
- גודל ננומטרי
- יציב לאורך זמן
- חד-פיזור
- זמינות ביולוגית
- תאימות ביולוגית
- ניתן לשחזור
לאחר היווצרות סרט שומני והחזרת הלחות, נעשה שימוש בסוניקציה כדי לקדם את כליאת החומרים הפעילים בליפוזומים. בנוסף, הסוניקציה מאפשרת להשיג את גודל הליפוזומים הרצוי.
מולקולות ליפוזומליות עם אולטרסאונד
הרשימה שלהלן מציגה את החומרים שכבר הוכנסו בהצלחה לתכשירים ליפוזומליים באמצעות תהליך הכנה אולטראסוני.
- נוגדי חמצון כגון גלוטתיון, ויטמין C, ויטמינים מקבוצת B שעברו מתילציה, רסברטרול, קו-אנזים Q10 ועוד.
- פנולים: פלבנואידים כגון פיסטין, קוורצטין, פרואנתוציאנידינים אוליגומריים (OPC); ספונינים כגון אסטרלגלוסיד; אלקלואידים
- מינרלים כגון תצבית מגנזיום (למשל מגנזיום תראונט, מגנזיום אורוטט), אבץ, נחושת וכו'.
- טרפנים כגון אסטקסנטין, לימונן, פינן, הומולן, לינאלול, בטא-קריופילן, פיטול, גרניול, טרפינולן וכו '.
- שומנים כגון חומצות שומן אומגה -3 EPA ו- DHA; dipalmitoyl-phosphatidylcholine (DPPC) וכו '
- חומצות אמינו כגון קריאטין, גליצין, 5-HTP (5-הידרוקסיטריפטופן), פנילאלנין, L-תיאנין, GABA (חומצה גמא-אמינובוטירית), טאורין, N-אצטיל-ציסטאין (NAC), L-טירוזין ועוד.
- פפטידים, למשל אוקסיטוצין, קולגן, פפטידים GLP-1 וכו'.
- פוליסכרידים כגון חומצה היאלורונית, פוליסכרידים פטריות ועוד.
- קנבינואידים כגון CBD, CBG, THC
- Nootropics, תרופות חכמות, ומשפרים קוגניטיביים, אשר יכול לכלול חומרים שהוזכרו לעיל, כמו גם מולקולות אחרות
הנוסחה הליפוזומלית הננו-משופרת של מולקולות ביו-אקטיביות מציעה שיעור ספיגה גבוה יותר, זמינות ביולוגית מעולה ועשויה לאפשר לחומרים לחצות את מחסום הדם במוח.
מערכות חלופיות להעברת תרופות מבוססות שומנים הן ננו-תחליבים ונשאים קולואידים מבוססי שומנים כגון ננו-חלקיקי שומנים מוצקים (SLN) ונשאי שומנים ננו-מובנים (NLC). כולם, ננו-תחליבים, SLN ו- NLCs ניתן ליצור באופן אמין ולטעון תחת סוניקציה.
קראו עוד על אלוורה המופקת באולטרה-סאונד ובננו-כמוסות!
הומוגנייזר קולי UIP2000hdT (2kW) עם כור אצווה מעורבב ברציפות
בחר את השיטה המועדפת עליך ליצירת ליפוזומים
סוניקציה נמצאת בשימוש נרחב בשיטות הכנה ועיבוד ליפוזומים שונות, מכיוון שהיא תומכת הן ביצירת ליפוזומים והן בבקרה לאחר העיבוד. ניתן ליישם אותה במהלך יצירת ליפוזומים ישירה על ידי פיזור לציטין (פוספוליפידים) בשלב מימי כדי לקדם יצירת שלפוחיות מהירה, והיא גם נמצאת בשימוש נפוץ בטכניקות מבוססות כגון אידוי שלב הפוך והידרציה של סרט דק כדי לשפר את פיזור השומנים ולהאיץ את יצירת השלפוחיות. מעבר להכנה הראשונית, סוניקציה משמשת לעתים קרובות לטעינת ליפוזומים שנוצרו מראש (ריקים) באמצעות סונופורציה, המאפשרת שילוב יעיל של תרכובות ביו-אקטיביות, והיא כלי סטנדרטי להפחתת גודל הליפוזומים, לייצור שלפוחיות קטנות יותר ואחידות יותר עם התפלגות גודל צרה יותר, לשיפור היציבות וביצועי ההעברה.
למידע נוסף על השיטות השונות לייצור ליפוזומים בעזרת אולטרסאונד:
- היווצרות ליפוזומים אולטראסוניים באמצעות לציטין
- שיטת אידוי הפוך אולטראסוני
- הידראציה של סרט דק באמצעות אולטרסאונד
גורמים המשפיעים על איכות הליפוזומים
איכות הליפוזום נקבעת על ידי אחידות בגודל החלקיקים ובמלריות, יעילות הלכידה (�) / עומס האנקפסולציה ויציבות. שיטת ההכנה, תנאי העיבוד, חומרי הגלם והאחסון הם גורמים חשובים התורמים לאיכות ובכך לעוצמה של פורמולציות ליפוזומליות. תמונת SEM משמאל מראה את הליפוזומים המוכנים באולטרה-סאונד עמוסים בחומצות שומן DHA ו-EPA באמצעות אולטרסוניקטור Hielscher UP200S (מחקר ותמונה: Hadian et al. 2014).
הכנה קולית של ליפוזומים היא טכניקה אמינה, אשר נותן גודל חלקיקים ליפוזומליים קטן, אחיד עם עומס גבוה של מולקולות ביו-אקטיביות. פרמטרים תהליך קולי (כגון משרעת, אנרגיה כוללת, זמן, פעימה, טמפרטורה, לחץ) הם בדיוק מתכוונן. כטכניקת עיבוד לא תרמית, עקרון העבודה של הסוניפיקציה מבוסס על גזירה מכנית גרידא. עליית הטמפרטורה בנוזל הסוניק מוסברת על ידי החוק השני של התרמודינמיקה, הקובע שכל אנרגיה המופעלת לבסוף מומרת לחום. כדי לשמור על טמפרטורה נמוכה יציבה של המדיום הליפוזומלי, Hielscher Ultrasonics מספק פתרונות קירור מתוחכמים, כגון אמבטיות קרח, כמו גם כורים ותאי זרימה עם מעילי קירור. התוצאות של ייצור ליפוזומים קוליים ניתנות לשחזור, וזה חשוב לתהליך סטנדרטי ואיכות מוצר גבוהה ברציפות.
פוספוליפידים באיכות גבוהה המכילים אחוז גבוה של פוספטידילכולין ופוספטידיל-אתנולאמין מספקים מעטפת ליפוזומים יציבה המונעת דליפה של חומרים מזינים. מעטפת פוספוליפידים חזקה גם מגנה על החומרים המזינים העטופים מפני פירוק חמצוני ותרמי. לכן, יחס מאוזן של פוסופוליפידים לשלב מימי לחומרים מזינים עטופים (מולקולות ביו-אקטיביות) הוא חיוני.
- יעילות אנקפסולציה / מלכודת גבוהה (�)
- זמינות ביולוגית גבוהה
- מהירה & יעיל
- יציבות לאורך זמן
- למזון ופארמה
- כספת & קל לשימוש
אולטרה-סאונד בעל ביצועים גבוהים לייצור ליפוזום
Hielscher Ultrasonics’ מערכות אלה הן מכונות אמינות המשמשות בתעשיית התרופות ותוספי המזון לייצור ליפוזומים איכותיים המכילים ויטמינים, נוגדי חמצון, פלבונואידים, פפטידים, פוליפנולים ותרכובות ביו-אקטיביות/חומרים מזינים אחרים. כדי לענות על צרכי לקוחותיה’ דרישות, Hielscher מספקת מכשירי אולטרסוניקה, החל מהומוגניזר מעבדה קומפקטי ידני ומכשירי אולטרסוניקה שולחניים ועד מערכות אולטרסוניות תעשייתיות מלאות לייצור כמויות גדולות של תרכובות ליפוזומליות. תכשירים ליפוזומליים אולטראסוניים יכולים לפעול בתהליך אצווה או בתהליך רציף באמצעות כור זרימה אולטראסוני. מגוון רחב של סונוטרודים (חיישנים) אולטראסוניים וכלי כור זמינים כדי להבטיח התאמה אופטימלית לייצור הליפוזומים שלכם. החוסן של הציוד האולטראסוני של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בתנאים קשים ובסביבות תובעניות.
השליטה המדויקת על כל פרמטרי התהליך החשובים כגון משרעת, לחץ, טמפרטורה וזמן סוניקציה הופכת את התהליך הקולי לאמין וניתן לשחזור. Hielscher Ultrasonics יודעת על החשיבות של איכות מוצר גבוהה ברציפות ותומכת ביצרני תוספי מזון וטיפולים ליישם סטנדרטיזציה של תהליכים ו- GMP (תנאי ייצור נאותים) על ידי תוכנה חכמה ורישום נתונים אוטומטי. ההומוגנייזרים האולטרה-סוניים הדיגיטליים שלנו מקליטים באופן אוטומטי את כל פרמטרי התהליך העל-קולי בכרטיס SD מובנה. צגי מגע דיגיטליים ושלט רחוק לדפדפן מאפשרים ניטור תהליכים רציף ומאפשרים להתאים את פרמטרי התהליך במדויק בכל עת שנדרש. זה מקל על ניטור תהליכים ובקרת איכות באופן משמעותי.
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה | UP100H |
| 10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה | UP200Ht, UP400ST |
| 00.1 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
| נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
| נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
צרו קשר! / שאל אותנו!
ספרות / מקורות
- 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.
- Martina Asprea; Francesca Tatini; Vieri Piazzini; Francesca Rossi; Maria Camilla Bergonzi; Anna Rita Bilia (2019): Stable, Monodisperse, and Highly Cell-Permeating Nanocochleates from Natural Soy Lecithin Liposomes. Pharmaceutics 11(1):34, 2019.
- Liangfang Zhang; Steve Granick (2006): How to Stabilize Phospholipid Liposomes (Using Nanoparticles). Nano Letters. 2006 April, 6(4):694-8.
- Vassiliki Exarchou; Nikolaos Nenadis; Maria Tsimidou; Dimitrios Boskou (2002): Antioxidant Activities and Phenolic Composition of Extracts from Greek Oregano, Greek Sage, and Summer Savory. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(19). Oct. 2002. 5294-9.
- Khushwinder Kaur, Shivani Uppal, Ravneet Kaur, Jyoti Agarwal and Surinder Kumar Mehta (2015): Energy efficient, facile and cost effective methodology for formation of an inclusion complex of resveratrol with hp-β-CD. New J. Chem., 2015, 39, 8855.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.