אנקפסולציה אולטראסונית של פפטידי GLP-1 בליפוזומים: טכנולוגיה הניתנת להרחבה להעברת פפטידים דרך הפה

Semaglutide ופפטידים GLP-1 אחרים משנים את הטיפול בסוכרת והשמנת יתר, אך רוב התרופות הפפטידיות עדיין דורשות זריקות מכיוון שהעברה דרך הפה נותרת מאתגרת ביותר. אפילו semaglutide מאושר לנטילה דרך הפה מציג זמינות ביולוגית נמוכה מ-1%, מה שמגדיל את דרישות המינון ואת העלות. קפסולת פפטידים GLP-1 בליפוזומים יכולה להתגבר על מגבלות אלה. למדו כיצד הכנת ליפוזומים אולטראסוניים מקלה על ליפוזומים עמוסי פפטידים GLP-1 בבתי מרקחת מורכבים ובייצור תרופות.

פפטידים ליפוזומליים GLP-1

אגוניסטים של קולטן GLP-1 כגון סמגלוטייד ופפטידים אינקרטינים מהדור הבא כגון טירזפטייד שינו את הטיפול בסוכרת מסוג 2 ובהשמנת יתר. עם זאת, מבחינת הפורמולציה והייצור, חומרים פעילים אלה עדיין סובלים מהמגבלות הקלאסיות של תרופות פפטידיות: הם שבירים, מתכלים בקלות וקשים להעברה דרך מערכת העיכול.
לכן, רוב הפפטידים GLP-1 נותרים הניתנים להזרקה, למרות שנטילה דרך הפה הייתה מפחיתה באופן דרמטי את החסמים עבור המטופלים. נטילה דרך הפה משפרת בדרך כלל את הנוחות, את ההיענות ואת הנכונות להתחיל בטיפול מוקדם יותר. – במיוחד במחלות כרוניות.
עם זאת, מתן פפטידים דרך הפה נותר אחד האתגרים הקשים ביותר במדעי התרופות. אפילו מוצרי סמגלוטייד מאושרים לנטילה דרך הפה מציגים זמינות ביולוגית נמוכה מאוד, הדורשת מינונים גבוהים ואסטרטגיות ניסוח זהירות.

אחת הגישות הטכניות המבטיחות ביותר להתגבר על מגבלות אלה היא קפסולציה ליפוזומית, בשילוב עם עיבוד אולטראסוני בעוצמה גבוהה. ליפוזומים מגנים על חומרי גלם פפטידיים, משפרים את יציבות הפיזור, וניתן לתכנן אותם לטווחי גודל ננומטריים הרלוונטיים לחדירת ריר ואינטראקציה במעי. סוניקציה מספקת שיטה ניתנת להרחבה וניתנת לשחזור לייצור ליפוזומים אלה בכמויות רלוונטיות לתעשייה.

מדוע ליפוזומים מהווים פלטפורמה חזקה לפפטידים GLP-1

ליפוזומים הם שלפוחיות הנוצרות על ידי שכבות כפולות של פוספוליפידים, הדומות בהרכבן לממברנות ביולוגיות. תכונה זו הופכת אותן לביולוגיות מטבען ומתאימות היטב לפיתוח תרופות. עבור תרופות פפטידיות, ליפוזומים הם אטרקטיביים מכיוון שהם יכולים להגן פיזית על ה-API ולספק מבנה פורמולציה שניתן לכוונן לביצועי העברה.
בהקשר של פפטידי GLP-1, האתגר המרכזי הוא לא רק להגן על הפפטיד מפני חומצה ואנזימים, אלא גם לאפשר ספיגה משמעותית דרך מחסום המעי. זוהי בעיה רב-שכבתית הכרוכה ב-pH, פירוק אנזימטי, הובלת ריר, חדירות אפיתל ומנגנוני הובלה.
הספרות המדעית תומכת יותר ויותר ברעיון שמנשאים מבוססי שלפוחיות יכולים לשפר את יציבות הפפטידים ואת האינטראקציה שלהם עם מערכות המעי.

מדוע סמגלוטייד מעניין במיוחד עבור אנקפסולציה ליפוזומלית

סמגלוטייד אינו רק פפטיד – זהו פפטיד עם שינוי מובנה בזנב השומני. זו הסיבה העיקרית לכך שהוא מתנהג באופן שונה מרוב ה-API הפפטידים האחרים במערכות שומניות.
פפטידים מסוג GLP-1, כגון סמגלוטיד וטירזפטיד, נטענים לתוך שלפוחיות באמצעות החדרת זנב שומני לקרום השלפוחית.
מנקודת מבט הנדסית, זה חשוב מכיוון שזה מצביע על כך שסמגלוטייד תואם מבחינה מבנית לשכבות כפולות של שומנים, כלומר ייתכן שניתן להשיג קשר יציב ועומס משמעותי ללא שינוי כימי מוגזם.
אותו היגיון חל גם על חומרים פעילים פפטידיים משומנים אחרים ועל קונג'וגטים של פפטידים ותרופות.

המציאות הייצורית: ליפוזומים חייבים להיות ניתנים לשכפול ולהרחבה

אנקפסולציה של ליפוזומים אינה קשה במעבדה. הקושי האמיתי מתחיל כאשר יש לייצר את התכשיר באופן שניתן לשחזר בקנה מידה גדול.
 
ייצור ליפוזומים תעשייתי חייב לשלוט ב:

• התפלגות גודל הליפוזומים
• פיזור פולי
• יעילות אנקפסולציה
• יציבות פיזור
• שחזוריות בין אצוות
• תאימות לעיבוד סטרילי
• אימות ותיעוד תהליכים

שיטות נפוצות רבות לייצור ליפוזומים (ערבוב במערבל, הידרציה פשוטה, שחול ידני) יכולות להניב תוצאות טובות במעבדה, אך הן נכשלות כאשר מעבירים אותן להיקפים פיילוט או ייצור.
זה המקום שבו העיבוד הקולי הופך לטכנולוגיה מאפשרת מרכזית.

היווצרות ליפוזום בשיטת אידוי הפוך באמצעות סוניקציה

אנקפסולציה של ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד: העיקרון המרכזי

אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מכניס אנרגיה מכנית לנוזל באמצעות קוויטציה אקוסטית. קוויטציה היא היווצרות והתמוטטות של בועות מיקרוסקופיות, המייצרת כוחות גזירה מקומיים ואפקטים של ערבוב מיקרוסקופי.

בפיזור שומנים, כוחות אלה:

• ליצור מיקרו-תחליבים כדי ליזום היווצרות ליפוזומים
• לפרק מצבורי שומנים גדולים
• לצמצם מבנים רב-שכביים
• לייצר שלפוחיות קטנות יותר ואחידות יותר
• שיפור ההומוגניזציה
• להגביר את יכולת השחזור של הפיזור הסופי

לכן, עיבוד קולי נמצא בשימוש נרחב בייצור ננו-חומרים, אמולסיפיקציה ופיזור – והוא מתאים במיוחד לייצור ננו-ליפוזומים.
במקרה של ליפוזומים של פפטיד GLP-1, ניתן להשתמש באולטרסאונד ליצירת ליפוזומים ישירות במהלך ההידרציה והפיזור, או כשלב עיבוד לאחר מכן כדי לדייק את גודל השלפוחית ולשפר את האחידות.

מדוע אולטרסאונד הוא בעל ערך רב במיוחד בייצור ליפוזומים לתעשיית התרופות

הסיבה החשובה ביותר לשימוש באולטרסאונד בתעשייה היא שניתן לשנות את עוצמתו על ידי שליטה בפרמטר מדיד של התהליך: אנרגיה לנפח.
במקום קנה מידה לפי “עוד ערבוב” או “עיבוד ארוך יותר,” מערכות אולטראסוניות מאפשרות להגדיל את התהליך באמצעות:

• הגברת עוצמת הקול
• הגדלת קצב הזרימה
• שמירה על אותה כמות אנרגיה לכל מ"ל
• שימוש במתקני תגובה בזרימה רציפה
• מספור מקביל

זה הופך את התהליך לניתן להעברה בקלות מ-R&D לייצור.
מבחינה מעשית, משמעות הדבר היא שתהליך ליפוזום שפותח במערכת קטנה יכול לעבור למערכות גדולות יותר תוך שמירה על תנאי תהליך זהים, וזה בדיוק מה שנדרש בייצור תרופות.

ההשפעה על פפטידי GLP-1: לקראת זמינות ביולוגית אוראלית משופרת

מתן דרך הפה הוא היעד ארוך הטווח של פורמולות רבות של פפטיד GLP-1. הסיבה לכך פשוטה: אם הזמינות הביולוגית דרך הפה משתפרת, הטיפול כולו הופך לקל יותר עבור המטופלים.
החומר שהעלית מדגיש את המגבלה הקיימת כיום: ניתן להשתמש בסמגלוטייד דרך הפה, אך הזמינות הביולוגית נותרת נמוכה (פחות מ-1%).

אנקפסולציה בליפוזומים אינה מבטיחה זמינות ביולוגית גבוהה בבליעה, אך היא פותרת מספר בעיות קריטיות בו-זמנית:

1. הוא יכול להגן פיזית על הפפטיד מפני פירוק.
2. הוא יכול ליצור נשארים בקנה מידה ננומטרי עם תכונות המותאמות לחדירה לריר.
3. ניתן להפוך אותו לפונקציונלי באמצעות ליגנדים משטחיים למנגנוני הובלה פעילים.
4. זה יכול לשפר את העקביות והשחזור של צורת ה-API המסופקת.

במקרה של סמגלוטייד בפרט, הקשר לממברנה באמצעות זנב השומנים מספק מנגנון נוסף שעשוי לייצב את הפפטיד במערכות שומניות.

עיבוד קולי מאפשר ייצור ליפוזומים תעשייתי רציף

בתעשיית הייצור, לעתים קרובות מעדיפים עיבוד רציף מכיוון שהוא משפר את:

• תפוקה
• יכולת שחזור
• בקרת תהליכים
• שילוב בתהליכי ייצור סטריליים

מערכות זרימה אולטראסוניות הן אידיאליות למטרה זו. פיזור הליפוזומים נשאב דרך תא זרימה בלחץ, שבו מוחל אולטראסאונד בתנאים מבוקרים. ניתן לשלוט בטמפרטורה, בלחץ ובזמן השהייה, דבר חיוני עבור תרכובות פפטידים.
זה מאפשר תהליכי עבודה הניתנים להרחבה בגודל ננו-מטרי ובקפסולציה, הקרובים הרבה יותר לדרישות GMP מאשר שיטות רבות המתבצעות במעבדה בלבד.

Hielscher Ultrasonics: מערכות מעבדה לתעשייה עבור קפסולת ליפוזומים

Hielscher Ultrasonics מספקת מערכות אולטראסוניות התואמות את מסלול הפיתוח האמיתי של פורמולות פפטידים ליפוזומליים.
במעבדה, ה-UP400St נמצא בשימוש נרחב לבדיקת פורמולות, פיתוח תהליכים והכנת ליפוזומים בקנה מידה תעשייתי.
במישור הייצור, ה-UIP2000hdT וה-UIP4000hdT תוכננו למחזורי עבודה תעשייתיים וניתן לשלבם בתאי סוניקציה עם זרימה רציפה לעיבוד רציף.

שילוב זה רלוונטי במיוחד לייצור ליפוזומים פרמצבטיים, מכיוון שהוא תומך ב:

• שחזור תהליכים
• מדרגיות ליניארית
• ייצור בזרימה רציפה
• עיבוד קולי בעוצמה גבוהה בתנאים מבוקרים

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:

תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה

Hielscher ultrasonicators ידועים באיכות הגבוהה ביותר שלהם סטנדרטים עיצוב. חוסן ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של האולטרסאונד שלנו במתקנים תעשייתיים. תנאים קשים וסביבות תובעניות מטופלים בקלות על ידי אולטרסוניקטורים Hielscher.

Hielscher Ultrasonics היא חברה מוסמכת ISO לשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים שמציעות טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher ultrasonicators הם תואמי CE ולעמוד בדרישות של UL, CSA ו RoHs.