ייצור אולטרסוני של חומצות שומן אומגה-3 ליפוזומליות

ננוליפוזומים הם נשאי תרופות יעילים ביותר המשמשים לשיפור הזמינות הביולוגית של תרכובות בעלות פעילות ביולוגית כגון חומצות שומן אומגה-2, ויטמינים וחומרים אחרים. כימוס אולטרסוני של תרכובות בעלות פעילות ביולוגית הוא שיטה מהירה ופשוטה להכנת ננוליפוזומים בעלי תכולת תרופה גבוהה. כימוס אולטרסוני בליפוזומים משפר את היציבות ואת הזמינות הביולוגית של התרכובות.

חומצות שומן אומגה-3 ליפוזומליות

חומצות שומן אומגה-3 כגון חומצה איקוסאפנטאנואית (EPA) וחומצה דוקוסהקסאנואית (DHA) ממלאות תפקיד חיוני בהתרחשותן התקינה של תגובות ביוכימיות חיוניות רבות בגוף האדם. EPA ו-DHA מצויות בעיקר בדגי מים קרים, בכבד בקלה וברכיכות וסרטנים למאכל. מכיוון שלא כולם צורכים את שתי מנות הדגים המומלצות בשבוע, שמן דגים משמש לעיתים קרובות בצורת תוספי תזונה. נוסף על כך, חומצות שומן אומגה-3 כגון EPA ו-DHA משמשות כחומרים טיפוליים לטיפול במחלות לב וכלי דם ובמחלות מוח, וכן בטיפול בסרטן. כימוס אולטרסוני בליפוזומים הוא שיטה הנמצאת בשימוש נרחב ומוצלח לשיפור הזמינות הביולוגית וקצב הספיגה.

כימוס אולטרסוני של חומצות שומן אומגה-3 בליפוזומים

כימוס אולטרסוני הוא שיטת הכנה אמינה ליצירת ליפוזומים בעלי תכולה גבוהה של חומרים פעילים. ננו-אמולסיפיקציה אולטרסונית מפרקת את השכבות הכפולות של הפוספוליפידים ומספקת אנרגיה לקידום ההרכבה של שלפוחיות אמפיפיליות בעלות צורה כדורית, הידועות בשם ליפוזומים.
טיפול אולטרסוני מאפשר לשלוט בגודל הליפוזומים במהלך תהליך ההכנה האולטרסוני: גודל הליפוזומים פוחת ככל שהאנרגיה האולטרסונית עולה. ליפוזומים קטנים יותר מספקים נגישות ביולוגית גבוהה יותר ויכולים להעביר את מולקולות חומצות השומן לאתרי המטרה בשיעור הצלחה גבוה יותר, מכיוון שגודלם הקטן יותר מקל על המעבר דרך קרומי התאים.
ליפוזומים ידועים כנשאי תרופות יעילים, שאפשר להעמיס בהם חומרים ליפופיליים וכן חומרים הידרופיליים הודות למבנה האמפיפילי של השכבות הכפולות שלהם. יתרון נוסף של ליפוזומים הוא האפשרות לשנות אותם כימית באמצעות שילוב פולימרים הקשורים לליפידים בפורמולציה, כך שהקליטה של המולקולות הכלואות ברקמת המטרה משתפרת, ושחרור התרופה, ובעקבותיו זמן מחצית החיים שלה, מתארכים. הכימוס הליפוזומלי מגן על התרכובות בעלות הפעילות הביולוגית גם מפני פירוק חמצוני, שהוא גורם חשוב עבור חומצות שומן רב-בלתי רוויות כגון EPA ו-DHA, הנוטות להתחמצן.
Hadia ועמיתיו (2014) מצאו כי כימוס אולטרסוני של DHA ו-EPA באמצעות המכשיר האולטרסוני בעל הגשוש UP200S הניב יעילות כימוס עדיפה (%EE), עם 56.9 ± 5.2% עבור DHA ו-38.6 ± 1.8% עבור EPA. יעילות הכימוס (%EE) של DHA ו-EPA בליפוזומים עלתה באופן מובהק באמצעות טיפול אולטרסוני (ערך p קטן מ-0.05; ערכים מובהקים סטטיסטית).

ליפוזומים שהוכנו באמצעות טיפול אולטרסוני והועמסו בחומצות השומן DHA ו-EPA.
מחקר ותמונה: Hadian et al. 2014

השוואת יעילות: כימוס אולטרסוני לעומת אקסטרוזיה של ליפוזומים

בהשוואה בין כימוס אולטרסוני באמצעות גשוש לבין סוניקציה באמבט ושיטת האקסטרוזיה, סוניקציה באמצעות גשוש משיגה יצירת ליפוזומים עדיפה.
Hadia ועמיתיו (2014) השוו בין סוניקציה באמצעות גשוש (UP200S), סוניקציה באמבט ואקסטרוזיה כשיטות להכנת ליפוזומים של שמן דגים המכיל אומגה-3. ליפוזומים שהוכנו בסוניקציה באמצעות גשוש היו בעלי צורה כדורית ושמרו על שלמות מבנית גבוהה. המחקר הסיק כי סוניקציה באמצעות גשוש של ליפוזומים שנוצרו מראש מקלה על הכנת ליפוזומים בעלי תכולה גבוהה של DHA ו-EPA. באמצעות סוניקציה עם גשוש, חומצות השומן אומגה-3 מסוג DHA ו-EPA כומסו בתוך הממברנה הננוליפוזומלית. הכימוס מקנה לחומצות השומן אומגה-3 זמינות ביולוגית גבוהה ומגן עליהן מפני פירוק חמצוני.

גורמים חשובים לקבלת ליפוזומים באיכות גבוהה

לאחר הכנת הליפוזומים, לייצוב ולאחסון של פורמולציות ליפוזומליות יש תפקיד מכריע בהשגת פורמולציה של נשא בעל יעילות גבוהה ויציבות לאורך זמן.
גורמים קריטיים המשפיעים על יציבות הליפוזומים כוללים את ערך ה-pH, טמפרטורת האחסון והחומרים שמהם עשוי מכל האחסון.
בפורמולציה מוגמרת, ערך pH של כ-6.5 נחשב לאידיאלי, מכיוון שב-pH 6.5 קצב ההידרוליזה של הליפידים יורד לרמתו הנמוכה ביותר.
מאחר שליפוזומים עלולים להתחמצן ולאבד את מטען החומרים הכלואים בהם, מומלצת טמפרטורת אחסון של כ-2–8 °C. אין לחשוף ליפוזומים טעונים לתנאי הקפאה והפשרה, שכן העקה הנגרמת מהקפאה והפשרה מעודדת דליפה של תרכובות ביו-אקטיביות מכומסות.
יש לבחור בקפידה את מכל האחסון ואת אמצעי הסגירה שלו, מכיוון שליפוזומים אינם תואמים לחומרים פלסטיים מסוימים. כדי למנוע פירוק של ליפוזומים, יש לאחסן תרחיפי ליפוזומים להזרקה באמפולות זכוכית במקום בבקבוקוני הזרקה עם פקקים. יש לבדוק את התאימות לפקקים האלסטומריים של בקבוקוני ההזרקה. כדי למנוע חמצון בהשפעת אור של המרכיבים הליפידיים, חשוב מאוד לאחסן אותם כשהם מוגנים מאור, למשל באמצעות בקבוק זכוכית כהה ואחסון במקום חשוך. בפורמולציות ליפוזומליות המיועדות לעירוי, יש לוודא שתרחיפי הליפוזומים תואמים לצנרת העירוי התוך-ורידי (העשויה מפלסטיק סינתטי). יש לציין על תווית הפורמולציה הליפוזומלית את תנאי האחסון ואת התאימות לחומרים. [ראו Kulkarni and Shaw, 2016]

לאחר יצירת סרט ליפידי והידרציה חוזרת לאחר מכן, משתמשים בסוניקציה כדי לעודד כליאה של חומרים פעילים בליפוזום. נוסף על כך, סוניקציה מאפשרת להשיג את גודל הליפוזום הרצוי.

מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים לפורמולציות ליפוזומליות

מכשירי הסוניקציה של Hielscher הם מכשירים אמינים המשמשים בייצור תרופות ותוספי תזונה להכנת ליפוזומים באיכות גבוהה, הטעונים בחומצות שומן, ויטמינים, נוגדי חמצון, פפטידים, פוליפנולים ותרכובות ביו-אקטיביות אחרות. כדי לענות על דרישות לקוחותיה, Hielscher מספקת מכשירים אולטרסוניים, החל מהומוגנייזר מעבדתי קומפקטי לאחיזה ביד ומכשירים אולטרסוניים שולחניים ועד למערכות אולטרסוניות תעשייתיות מלאות לייצור פורמולציות ליפוזומליות בנפחים גדולים. ניתן להכין פורמולציות ליפוזומליות באמצעות אולטרסאונד בתהליך מנתי או בתהליך רציף בתוך קו הייצור. מגוון רחב של סונוטרודות אולטרסוניות (גשושיות) ומכלי ריאקטור זמין כדי להבטיח מערך מיטבי לייצור הליפוזומים שלכם. העמידות של מכשירי הסוניקציה של Hielscher מאפשרת הפעלה 24/7 בעומס עבודה כבד ובסביבות תובעניות.
הטבלה שלהלן מספקת הערכה של כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו: