ייצור ויטמין C ליפוזומלי באמצעות אולטרסאונד
פורמולציות ויטמינים ליפוזומליות ידועות בזמינות הביולוגית ובקצב הספיגה הגבוהים יותר שלהן. ויטמין C, נוגד חמצון, הוא תוסף נפוץ המשמש בתכשירים תזונתיים ורפואיים לתמיכה במערכת החיסון של גוף האדם. טיפול באולטרסאונד הוא שיטה אמינה ובטוחה לייצור ליפוזומים וננו־ליפוזומים באיכות גבוהה. תהליך הכימוס האולטרסוני מפיק ליפוזומים בעלי תכולה גבוהה של חומרים פעילים, כגון ויטמין C.
ויטמין C ליפוזומלי המיוצר באמצעות אולטרסאונד
היתרון של ויטמינים ליפוזומליים הוא שהם אינם ניתנים בצורת טבליות או אבקה קונבנציונליות, אלא כפורמולציה נוזלית בעלת זמינות ביולוגית מוגברת. משמעות הדבר היא שהוויטמינים מכומסים בליבה של תאים פוספוליפידיים כדוריים, המכונים ליפוזומים. מאחר שההרכב הפוספוליפידי של ליפוזומים דומה לזה של הקרומים הליפידיים של תאי האדם, הם נספגים בתאי הגוף טוב יותר באופן משמעותי. לכן ליפוזומים משמשים בפורמולציות רפואיות ובתרופות, בתוספי תזונה ובתכשירים נוטרצבטיים, בתכשירים קוסמצבטיים ובמוצרי קוסמטיקה. טיפול באולטרסאונד הוא שיטה יעילה ביותר לכימוס מולקולות, כגון חומרים טיפוליים, בתוך ליפוזומים. ייצור ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד מתאפיין ביעילות לכידה גבוהה, כלומר אחוז גבוה מהמרכיבים הפעילים (למשל ויטמין C) מכומס בתוך הליפוזומים. במקביל, סוניקציה מבטיחה שליפוזומים יהיו קטנים ואחידים בגודלם, כך שיוכלו להיספג בקלות בתאי האדם. לפיכך, ליפוזומים שבהם ויטמין C מכומס באמצעות אולטרסאונד מציעים זמינות ביולוגית ויעילות גבוהות מאוד. ככלל, יצירת ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד יעילה ביותר ומניבה ליפוזומים באיכות מעולה!
UIP1000hdT עם כור זרימה מזכוכית לייצור ליפוזומים
הוראות שלב אחר שלב לכימוס ויטמין C בתוך ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד
ויטמין C ליפוזומלי הוא צורת מתן של ויטמין C המשפרת את הספיגה ואת הזמינות הביולוגית. טיפול באולטרסאונד באמצעות גשוש הוא שיטה יעילה ואמינה לייצור ליפוזומים.
הפרוטוקול הבא מציג את השלבים הכלליים לייצור ויטמין C ליפוזומלי באמצעות מכשיר אולטרסוני עם גשוש:
- ערבבו אבקת ויטמין C עם כמות קטנה של מים מזוקקים ליצירת תמיסה.
- הוסיפו את תמיסת ויטמין C לתמיסת פוספוליפידים (כגון לציטין סויה) ביחס נפחי של 1:10 (ויטמין C:פוספוליפידים).
- העבירו את התערובת לכוס מעבדה מזכוכית והכניסו לתמיסה את הגשוש של המכשיר האולטרסוני, למשל UP200Ht עם S26d14.
- טפלו בתערובת באולטרסאונד באמצעות המכשיר האולטרסוני עם הגשוש במשך 5–10 דקות, בהגדרת הספק של כ־200W (תדר 26 kHz). במהלך תהליך הסוניקציה יש להזיז בעדינות את הגשוש של המכשיר האולטרסוני בתוך התמיסה. הימנעו ממגע של הגשוש בדופן הכוס (שכן כוסות מעבדה מזכוכית עלולות להישבר).
- לאחר הסוניקציה, הניחו לתערובת לעמוד במשך 10–15 דקות כדי לאפשר לליפוזומים להיווצר.
- אחסנו בבקבוק זכוכית כהה, ורצוי במקרר, לשמירה על יציבות לאורך זמן.
חשוב לציין שהפרוטוקול המדויק עשוי להשתנות בהתאם למכשיר האולטרסוני ולחומרים הספציפיים שבהם משתמשים. נוסף על כך, היציבות והאיכות של הליפוזומים עשויות להיות מושפעות מגורמים כגון pH, טמפרטורה ונוכחות של חומרים אחרים, ולכן חשוב לבקר בקפידה את המשתנים האלה במהלך תהליך הייצור.
ליפוזומים המיוצרים באמצעות אולטרסאונד מסייעים להתגבר על זמן מחצית החיים הקצר, על החדירות הנמוכה דרך קרום התא ועל הזמינות הביולוגית הנמוכה במתן פומי הנובעת מפירוק בקיבה ומפירוק אנזימטי של תרכובות ביו־אקטיביות אלה. הכימוס בתוך דו־שכבה פוספוליפידית מגן על החומרים הפעילים מפני פירוק ומגביר את קצב ספיגתם בתאים.
מכשיר אולטרסוני UP200Ht לכליאה יעילה של ויטמין C בליפוזומים.
יצירת ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד
מכיוון שהיווצרות ליפוזומים וננו־ליפוזומים אינה מתרחשת כתהליך ספונטני, נדרש מקור אנרגיה כדי לקדם את תהליך הכימוס. ליפוזומים הם שלפוחיות ליפידיות הנוצרות כאשר מוסיפים למים פוספוליפידים, למשל לציטין, היוצרים בהם מבנים דו־שכבתיים כאשר מסופקת אנרגיה מספקת, למשל באמצעות סוניקציה. הטיפול באולטרסאונד מסייע לסידור מולקולות הליפידים, כך שמתקבלת פאזה מימית יציבה מבחינה תרמודינמית. סוניקציה לא רק מקדמת את יצירת הליפוזומים, אלא גם מקטינה את גודלם וכך מתקבלים ננו־ליפוזומים. גודל הליפוזומים הוא גורם חשוב מבחינת הזמינות הביולוגית וקצב הספיגה, מכיוון שליפוזומים קטנים יותר יכולים לחדור דרך קרומי התאים בקלות רבה יותר.
הקטנת ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד
דיספרסיה אולטרסונית היא שיטה פשוטה ויעילה להקטנת ליפוזומים ולייצור ננו־ליפוזומים. כדי להכין ליפוזומים קטנים יותר, מעבירים שלפוחיות שעברו הידרציה סוניקציה במשך כמה דקות באמצעות מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש, בכור מבוקר טמפרטורה. כשיטה שאינה תרמית ומבוססת על פעולה מכנית בלבד, הקטנת הגודל באמצעות אולטרסאונד אינה מפרקת את הפוספוליפידים או את התרכובות הביו־אקטיביות.
לאחר יצירת סרט ליפידי והידרציה חוזרת בהמשך, משתמשים בסוניקציה כדי לקדם את כליאת החומרים הפעילים בליפוזום. בנוסף, הסוניקציה מביאה את הליפוזומים לגודל הרצוי.
UP400St, הומוגנייזר אולטרסוני רב־עוצמה בהספק של 400 ואט, לייצור ליפוזומים
מעבדים אולטרסוניים לייצור ליפוזומים
מערכות Hielscher Ultrasonics נמצאות בשימוש נרחב בייצור תרופות ותוספי תזונה להכנת פורמולציות של ליפוזומים באיכות גבוהה המכילים ויטמינים, נוגדי חמצון, פפטידים, פוליפנולים ותרכובות ביו־אקטיביות אחרות. כדי לענות על דרישות לקוחותיה, Hielscher מספקת מכשירים אולטרסוניים, החל מהומוגנייזר מעבדתי קומפקטי המוחזק ביד ומכשירים אולטרסוניים שולחניים ועד למערכות אולטרסוניות תעשייתיות מלאות לייצור פורמולציות ליפוזומליות בנפחים גדולים. מגוון רחב של סונוטרודות אולטרסוניות וכורים זמין כדי להבטיח מערך מיטבי לייצור הליפוזומים שלכם. העמידות של מכשירי הסוניקציה של Hielscher מאפשרת הפעלה 24/7 בעומסים כבדים ובסביבות תובעניות.
הטבלה שלהלן מספקת אומדן לכושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
ספרות/מקורות
- Marco Paini, Sean Ryan Daly, Bahar Aliakbarian, Ali Fathi, Elmira Arab Tehrany, Patrizia Perego, Fariba Dehghani, Peter Valtchev (2015): שיטה יעילה המבוססת על ליפוזומים לכימוס נוגדי חמצון. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, כרך 136, 2015. 1067-1072.
- Yao, X., Bunt, C., Cornish, J., Quek, S.-Y. and Wen, J. (2014): הכנה, מיטוב ואפיון של ליפוזומים המכילים לקטופרין בקר ושל חלקיקי ליפידים מוצקים שעברו שינוי באמצעות פולימרים הידרופיליים, תוך שימוש בתכנון ניסויים פקטוריאלי. Chemical Biology and Drug Design 83, 2014. 560-575.
- Seyedeh Parinaz Akhlaghi, Iris Renata Ribeiro, Ben J. Boyd, Watson Loh (2016): השפעת שיטת ההכנה והמשתנים על המבנה הפנימי, המורפולוגיה ונוכחות ליפוזומים בקובוזומים של phytantriol-Pluronic® F127. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, כרך 145, 2016. 845-853.
- Christopher W. Shade (2016): ליפוזומים כמערכות מתקדמות להובלת רכיבי תזונה בעלי השפעה בריאותית. Integr Med (Encinitas). 2016 Mar; 15(1): 33–36.
- Domenico Lombardo, Pietro Calandra, Maria Teresa Caccamo, Salvatore Magazù, Mikhail Alekseyevich Kiselev (2019): יציבות קולואידית של ליפוזומים. AIMS Materials Science, 2019, 6(2): 200-213.
- M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, , S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): פעילות ביולוגית של חומרים מרוכבים אורגניים/אי־אורגניים הנוצרים באמצעות אור במערכות בהשראה ביולוגית. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018)
עובדות שכדאי לדעת
ויטמין C
ויטמין C, הידוע גם כחומצה L-אסקורבית או אסקורבט, הוא נוגד חמצון מסיס במים שנוסחתו הכימית היא C6H8O6. כנוגד חמצון, ויטמין C פועל כתורם אלקטרונים בתגובות אנזימטיות ולא אנזימטיות שונות. נוסף על כך, ויטמין C הוא קופקטור בתגובות אנזימטיות רבות המווסתות תפקודים ביולוגיים חיוניים כגון ריפוי פצעים וסינתזת קולגן. צפדינה היא הביטוי המוכר ביותר של מחסור חמור בוויטמין C, והיא מתרחשת עקב פגיעה בסינתזת הקולגן.
כְּוויטמין, חומצה אסקורבית חיונית לגוף האדם, כלומר הגוף אינו יכול לסנתז ויטמין C, ויש לצרוך אותו במזון. מזונות עשירים בוויטמין C כוללים פירות הדר, קאמו קאמו, אסרולה, קייל, פירות ורד הבר, דומדמניות שחורות, גויאבה וכן פירות וירקות אחרים.
תזונה מאוזנת היטב מספקת בקלות כמויות נאותות של ויטמין C. עם זאת, לעיתים קרובות משתמשים בתוספי תזונה כגון טיפות ויטמינים, כמוסות, טבליות, אבקות וסוכריות גומי כדי להבטיח אספקת ויטמינים מספקת. הצריכה היומית המומלצת של ויטמין C לפי הרשות האירופית לבטיחות מזון היא 110 mg/day לגברים בוגרים ו־95 mg/day לנשים בוגרות.
ברפואה, ויטמין C ניתן במינונים גבוהים תחת פיקוח רפואי כדי לתמוך בטיפולים בסרטן ולחזק את מערכת החיסון. למשל, מחקרים מצאו שצריכה סדירה של תוספי ויטמין C מפחיתה את משך ההצטננות והשפעת ואת חומרתן.
מהו ליפוזום?
ליפוזומים הם שלפוחיות כדוריות בגודל מיקרוסקופי, שעשוי לנוע בין 30nm לכמה מיקרומטרים. כימוס אולטרסוני הוא דרך אמינה לסנתז ליפוזומים בתנאים מבוקרים. לרוב, ליפוזומים מורכבים מפוספוליפידים, ובייחוד מפוספטידילכולין, אך הם יכולים לכלול גם תרכובות ליפידיות אחרות, כגון פוספטידילאתנולאמין מביצים.
כשלפוחיות העשויות מפוספוליפידים, ליפוזומים פועלים כמכלים זעירים המכמסים תרכובות פעילות ביולוגית כגון ויטמינים, נוגדי חמצון, פוליפנולים, פפטידים וחומרים תרופתיים (למשל חיסונים ותרכובות רפואיות). הדו־שכבה הפוספוליפידית מכמסת את החומר הפעיל ביולוגית ומובילה אותו אל תוך התאים. מאחר שהדו־שכבות של הליפוזומים עשויות מפוספוליפידים הדומים לאלה שבקרומי התאים, ליפוזומים יכולים לחצות בקלות את קרומי התאים ולהעביר את החומרים הפעילים ביולוגית אל תוך התאים. כך הליפוזומים משמשים כנשאי תרופות יעילים ביותר, בעלי זמינות ביולוגית גבוהה וקצב ספיגה גבוה. התכונות האמפיפיליות של הדו־שכבות הפוספוליפידיות הופכות את הליפוזומים למסיסים הן בנוזלים מימיים והן בנוזלים קוטביים.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים עתירי ביצועים בגדלים החל מגודל מעבדתי ועד גודל תעשייתי.